Çelik Yapı Tasarımında Sık Sorulan 20 Soru (FAQ)

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:

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

Tablo 1: S1: Çelik profil enkesit sınıfı nasıl belirlenir?

S355 çeliği için $\varepsilon = \sqrt{235/355} = 0{,}814$; S235 için $\varepsilon = 1{,}0$'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 Tablo 9.3, deprem etkisi altındaki çelik elemanlarda süneklik düzeyine bağlı olarak daha sıkı enkesit sınır değerleri getirmektedir. Madde 9.2.7 uyarınca süneklik düzeyi yüksek sistemlerde Sınıf 1 koşulunun sağlanması zorunludur. Türkiye'de yaygın kullanılan HEA profillerin büyük çoğunluğu S355 ile Sınıf 1 koşulunu sağlamamaktadır; bu nedenle HEB veya HEM serileri tercih edilmelidir.

Dikkat: Sınıf 4 enkesitlerde hesap, TS EN 1993-1-5 kapsamında efektif alan ve efektif modüle göre yapılmalıdır; Sınıf 1–3 hesap yöntemi uygulanamaz. Yanlış sınıflandırma, kapasiteyi %20–40 oranında abartabilir.

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.

Tablo 2: S2: S235 ile S355 arasında hangi durumda S355 tercih edilmelidir?

Saha Notu (Türkiye): Kuzey ve İç Anadolu'da kış sıcaklıkları −20°C ile −30°C'ye kadar düşmektedir. TS EN 10025-2 uyarınca bu bölgelerde kalın et çelik malzemelerde $t > 30\text{ mm}$ için S355J2 (−20°C darbe testi) veya S355K2/NL tercih edilmeli, S355JR kaçınılmalıdır.

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 $K = 0{,}5$ (her iki uç ankastre) ile $K = 2{,}0$ (bir uç serbest) arasında değişir. Sway (yatay ötelmeli) çerçevelerde $K \geq 1{,}0$, non-sway çerçevelerde $K < 1{,}0$ alınmalıdır.

Tablo 3: S3: Burkulma boyunun hatalı seçimi ne tür sonuçlara yol açar?

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

Saha Notu (Türkiye): Türkiye'de çok katlı binalarda sway/non-sway ayrımı sıklıkla atlanmaktadır. ÇYTHYE 2018 ve TS EN 1993-1-1:2005 Madde 5.2.1'e göre elastik kritik yük çarpanı $\alpha_{cr} = (H_{Ed}/V_{Ed}) \cdot (h/\delta_{H,Ed})$ hesaplanmalı; $\alpha_{cr} \geq 10$ ise non-sway kabul edilebilir, aksi durumda ikinci mertebe analiz zorunludur.

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 LTB kontrolü zorunludur. Etkin destek aralığı $L_{LT}$ yeterli ise azaltma faktörü $\chi_{LT} = 1{,}0$ olur ve tam kapasite kullanılabilir.

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

$$M_{b,Rd} = \chi_{LT} \cdot W_y \cdot \frac{f_y}{\gamma_{M1}}$$ $$\chi_{LT} = \frac{1}{\Phi_{LT} + \sqrt{\Phi_{LT}^2 - \lambda_{LT}^2}} \leq 1{,}0$$ $$\Phi_{LT} = 0{,}5 \left[ 1 + \alpha_{LT}(\bar{\lambda}_{LT} - \lambda_{LT,0}) + \beta \bar{\lambda}_{LT}^2 \right]$$

Burada $\alpha_{LT}$ kusur faktörü eğri seçimine bağlıdır. İki genel eğri kategorisi vardır:

• Genel yöntem (6.3.2.2): $\lambda_{LT,0} = 0{,}2$, $\beta = 1{,}0$
• Hadde profiller için özel yöntem (6.3.2.3): $\lambda_{LT,0} = 0{,}4$, $\beta = 0{,}75$

Tablo 4: S4: Yanal burulmalı burkulma (LTB) ne zaman kontrol edilmelidir?

Saha Notu (Türkiye): Türk şantiyelerinde çatı aşıkları ve mertekler sıklıkla yanal destek oluşturduğu varsayılarak LTB kontrolü atlanmaktadır. Döşeme bağlantısı ve çaprazların yeterli rijitlik sağlayıp sağlamadığı; TS EN 1993-1-1:2005 Madde 6.3.2.4'e göre titiz biçimde doğrulanmalıdır.

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?

Tablo 5: 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?

Tablo 6: S6: Kaynaklı ve cıvatalı bağlantı arasında nasıl seçim yapılır?

Sismik uygulamalarda TBDY 2018 Madde 9.2.5 gereği tam nüfuziyetli alın kaynağı (complete joint penetration — CJP) veya ön gerilmeli 10.9 sınıfı bulon birleşimi zorunludur. Kaynaklı bağlantılarda WPS (kaynak prosedür şartnamesi) TS EN ISO 15614-1 uyarınca onaylı olmalıdır.

Saha Notu (Türkiye): Türkiye şantiyelerinde cıvata çekme momenti kontrolü ihmal edilmektedir. TBDY 2018 kapsamındaki sismik birleşimlerde 10.9 sınıfı bulonlar kuru tork yöntemi veya dönüm açısı yöntemiyle ön gerilmeli yapılmalı ve TS EN 1090-2:2018 Madde 8.5.1'e göre belgelenmelidir.

Referans: TS EN 1993-1-8:2005; TBDY 2018 Madde 9.2.5; Bkz. CE-034

S7: Narinlik sınırı neden 200 olarak alınır?

$KL/r \leq 200$, 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 $L/r \leq 300$ önerilir.

$$\bar{\lambda} = \frac{KL/r}{\lambda_1} \quad ; \quad \lambda_1 = 93{,}9 \cdot \varepsilon$$

$\bar{\lambda} > 1{,}5$ 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

Tablo 7: S8: Gövde delikli (cellular/castellated) kirişlerin avantajı nedir?

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.

Tablo 8: S9: Çelik yapılarda yangın koruması her zaman zorunlu mudur?

Yangın direnç sınıfı, Binaların Yangından Korunması Hakkında Yönetmelik (Resmi Gazete 26.07.2002–24822) kapsamında bina kullanım sınıfı ve kat sayısına göre belirlenir.

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): Türkiye'de çelik yapıların önemli bir bölümünde yangın koruması ya eksiktir ya da hatalı uygulanmaktadır. Yapı Denetimi Kanunu (4708) kapsamında yangın korumasının teknik şartname ve muayene belgelerine uygunluğu 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?

Aşağıdaki durumlarda yorulma kontrolü zorunludur:

• Köprü ve vinç (kren) kirişleri (≥ 50.000 çevrim)
• Rüzgar türbini kulesi, endüstriyel titreşimli platform
• Boru hattı destek kirişleri (dinamik yük)

Tablo 9: S10: Çelik yapılarda yorulma ne zaman kontrol edilmek zorundadır?

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

$$\gamma_{Ff} \cdot \Delta \sigma_E \leq \frac{\Delta \sigma_C}{\gamma_{Mf}}$$

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 uyarınca $\eta < 0{,}4$ değerlerinde dübel sünekliği yetersiz kalabilir; güvensiz kayma akışı riski doğar. Bu sınır, kapsamlı deney verilerine dayanmaktadır.

$$\eta = \frac{n}{n_f} \geq 0{,}4$$

Tablo 10: S11: Kısmi bileşik oran neden %40'ın altına indirilmez?

Pratik tasarımda $\eta = 0{,}5$–$0{,}7$ genellikle ekonomik optimum noktayı vermektedir.

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

S12: Çelik yapı imalatında hangi belgelere ihtiyaç vardır?

Tablo 11: S12: Çelik yapı imalatında hangi belgelere ihtiyaç vardır?

Tablo 12: 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:

Tablo 13: S13: S355 çeliğini 60 mm'den kalın plaka olarak kullanırsam f_y değişir mi?

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, eksantrik boşaltma veya arşivleme güçlükleri gibi durumlar asimetrik dinamik basınçlar oluşturur. TS EN 1991-4:2006 Madde 1.3 uyarınca üç silo boyutlandırma sınıfı vardır:

• Sınıf 1 (V ≤ 100 m³): Basit Janssen teorisi yeterli
• Sınıf 2 (V ≤ 10.000 m³): Eksen dışı boşaltma ve dolgu etkisi dahil edilmeli
• Sınıf 3 (V > 10.000 m³): Parametrik veya deneysel analiz zorunlu

Referans: TS EN 1991-4:2006 Madde 1.3; Bkz. CE-033

S15: Yüzey hazırlama neden bu kadar önemlidir?

Sa 2½ yerine Sa 2 (bir kademe düşük) kumlama uygulanması, boya yapışmasını %30–50 azaltabilir ve korozyon korumasının ömrünü önemli ölçüde düşürür.

Tablo 14: S15: Yüzey hazırlama neden bu kadar önemlidir?

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

• Sa 1: Hafif temizlik (kaplama için yetersiz)
• Sa 2: Ticari kumlama
• Sa 2½: Neredeyse beyaz metal (boya sistemleri için minimum)
• Sa 3: Beyaz metal (koruyucu kaplamalar için ideal)

Saha Notu (Türkiye): Türkiye kıyı bölgelerinde (Marmara, Ege, Akdeniz) tuz spreyi korozyon riski C4–C5M kategorisine denk gelmektedir. Bu bölgelerde sıcak daldırmalı galvanizleme (TS EN ISO 1461) veya duplex sistem (galvaniz + boya) tercih edilmelidir.

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:

$$\alpha_{cr} \approx \frac{H_{Ed}}{V_{Ed}} \cdot \frac{h}{\delta_{H,Ed}}$$

• $\alpha_{cr} \geq 10$: Non-sway — ikinci mertebe etkisi ihmal edilebilir
• $3 \leq \alpha_{cr} < 10$: Büyütme faktörü ile birinci mertebe analiz kabul edilebilir
• $\alpha_{cr} < 3$: Tam ikinci mertebe analiz zorunlu

Saha Notu (Türkiye): Türkiye'de çelik yapı projelerinin önemli bölümünde $\alpha_{cr}$ hesabı yapılmadan $K=1{,}0$ kabul edilmekte ve ikinci mertebe analiz ihmal edilmektedir. TBDY 2018 Madde 4.3 kapsamında da ikinci mertebe etkiler ($P$-$\Delta$) kontrol edilmelidir.

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

S17: Galvaniz kaplı çeliğe ek boya uygulanabilir mi?

Evet; duplex sistem galvaniz ($80$–$140\text{ μm}$) + boya kombinasyonudur ve toplam koruma süresi bağımsız uygulamaların aritmetik toplamından 1,5–2 kat daha uzundur (sinerji etkisi). Ancak galvaniz yüzey uygun biçimde hazırlanmadan boya uygulanmamalıdır.

Tablo 15: S17: Galvaniz kaplı çeliğe ek boya uygulanabilir mi?

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.

Tablo 16: Kriter — Betonarme Döşeme

Kayma bağlantı elemanları profil nervürleri üzerine TS EN 1994-1-1:2004 Madde 6.6.4 uyarınca kaynaklı dübel pin ile uygulanır.

Referans: TS EN 1994-1-1:2004 Madde 6.6.4; 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.

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

(AISC 358-16 Bölüm 5; Türkiye'de TS EN uyarlamasına karşılık TBDY 2018 Madde 9.2.5 ve 9.3 hükümleri 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 uyarınca süneklik düzeyi yüksek moment aktaran çerçevelerde (SDYMAÇ) kiriş-kolon birleşiminin $0{,}04$ rad plastik dönme kapasitesi sağlaması gerekmektedir. RBS bu koşulu karşılayan onaylı bir yöntemdir.

Referans: AISC 358-16 Bölüm 5; TBDY 2018 Madde 9.2.5, 9.3.4; Bkz. CE-038

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

Tablo 17: 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: $b = 150\text{ mm}$, $t_f = 10{,}7\text{ mm}$, $c = (b - t_w)/2 - r = (150 - 7{,}1)/2 - 15 = 56{,}45\text{ mm}$
• $\varepsilon = \sqrt{235/235} = 1{,}0$

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):

$$\frac{c}{t_f} = 5{,}28 \leq 9\varepsilon = 9{,}0 \quad \Rightarrow \quad \textbf{Sinif 1 (Plastik)}$$

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: $N_{Ed} = 2.500\text{ kN}$
• $f_y = 355\text{ N/mm}^2$ ($t_f = 17{,}5\text{ mm} \leq 40\text{ mm}$), $\gamma_{M1} = 1{,}0$

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

Çözüm:

Adım 1 — $\lambda_1$ ve $\bar{\lambda}$ hesabı:

$$\lambda_1 = 93{,}9 \cdot \varepsilon = 93{,}9 \times \sqrt{\frac{235}{355}} = 93{,}9 \times 0{,}814 = 76{,}44$$ $$\frac{KL}{i_z} = \frac{1{,}0 \times 5000}{65{,}8} = 76{,}0$$ $$\bar{\lambda} = \frac{76{,}0}{76{,}44} = 0{,}994$$

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

HEB 260 zayıf eksen (z): eğri b → $\alpha = 0{,}34$

Adım 3 — $\Phi$ ve $\chi$ hesabı:

$$\Phi = 0{,}5 [1 + 0{,}34 \cdot (0{,}994 - 0{,}2) + 0{,}994^2] = 0{,}5 [1 + 0{,}270 + 0{,}988] = 1{,}129$$ $$\chi = \frac{1}{1{,}129 + \sqrt{1{,}129^2 - 0{,}994^2}} = \frac{1}{1{,}129 + \sqrt{1{,}274 - 0{,}988}} = \frac{1}{1{,}129 + 0{,}535} = 0{,}601$$

Adım 4 — $N_{b,Rd}$ hesabı:

$$N_{b,Rd} = \chi \cdot A \cdot f_y / \gamma_{M1} = 0{,}601 \times 11.840 \times 355 / 1{,}0 = 2{.}527{.}000\text{ N} = 2.527\text{ kN}$$

Sonuç: $N_{Ed} = 2.500\text{ kN} < N_{b,Rd} = 2.527\text{ kN}$ → %1 rezervle yeterli

Kontrol: Kapasite neredeyse tam kullanılmıştır; yük artışına karşı güvenlik sınırlıdır. Enkesit artırılması veya $L$'nin azaltılması değerlendirilebilir.

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: $\eta = 0{,}5$

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

Çözüm:

Adım 1 — Tam bileşik sınırlayıcı kuvvetler:

$$N_c^{full} = \min \!\left( A \cdot f_y / \gamma_{M0} \;;\; 0{,}85 f_{ck} / \gamma_c \cdot b_{eff} \cdot h_c \right)$$ $$N_{s} = 98{,}8 \times 355 / 1{,}0 = 35{.}074\text{ N} \approx 3.507\text{ kN}$$ $$N_{conc} = 0{,}85 \times 25 / 1{,}5 \times 2000 \times 120 = 3.400\text{ kN}$$ $$N_c^{full} = \min(3.507;\, 3.400) = 3.400\text{ kN}$$

Adım 2 — Kısmi bileşiklik için kayma kuvveti:

$$N_c = \eta \cdot N_c^{full} = 0{,}5 \times 3.400 = 1.700\text{ kN}$$

Adım 3 — Yarım açıklık dübel sayısı:

$$n_{studs} = \frac{N_c}{P_{Rd}} = \frac{1.700}{71{,}3} = 23{,}8 \rightarrow 24\text{ dübel} \quad (L/2 = 4{,}5\text{ m})$$

Toplam dübel: $2 \times 24 = 48$ adet

Adım 4 — Plastik moment kapasitesi:

Slab içinde tarafsız eksen kabulü ile $\eta = 0{,}5$ için yaklaşık kapasite tam bileşiğin yaklaşık %80'idir:

$$M_{Rd,kismi} \approx 0{,}80 \times M_{pl,comp,Rd} \quad \text{(TS EN 1994-1-1 Sekil 6.6)}$$

Sonuç: 9 m açıklıklı IPE 450 S355, $\eta = 0{,}5$ kısmi bileşik çözüm için 48 adet $d = 19\text{ mm}$ stud dübel gerektirmektedir. Kısmi bileşik moment kapasitesi tam bileşiğin yaklaşık %80'ine ulaşmaktadır.

Kontrol: $\eta = 0{,}5 > 0{,}4$ → TS EN 1994-1-1:2004 Madde 6.6.1.2 sınır koşulu sağlanmıştır.

Sık Yapılan Hatalar

1. Burkulma eğrisini profil tipine göre belirlemeden tek bir eğri uygulamak: HEB, IPE ve CHS profilleri farklı burkulma eğrilerine (a, b, c, d) tabidir. Yanlış eğri seçimi kapasiteyi %10–25 oranında yanlış tahmin eder (TS EN 1993-1-1:2005 Tablo 6.2).

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 $K \geq 1{,}0$; 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 %40'ın altına düşürmek: TS EN 1994-1-1:2004 Madde 6.6.1.2 sınırı aşıldığında dübel güvensiz kayma aktarımı riski taşır.

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. T.C. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı, Ankara. (22 Ocak 2018 tarihli 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 — Seismic Provisions for Structural Steel Buildings. AISC, Chicago.
12. SCI P355 — Design of Composite Beams with Large Web Openings. SCI, Ascot UK, 2011.
13. Binaların Yangından Korunması Hakkında Yönetmelik — RG 26.07.2002-24822.
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.