Kesit Sınıflandırması (Sınıf 1–4): S235 ve S355
Çelik yapı elemanlarında yerel burkulma (local buckling), ince cidarlı levha bölgelerinin plastik kapasite gelişmeden dışa doğru deformasyona uğraması olgusudur. TS EN 1993-1-1:2005 bu davranışı dört...
Giriş
Çelik yapı elemanlarında yerel burkulma (local buckling), ince cidarlı levha bölgelerinin plastik kapasite gelişmeden dışa doğru deformasyona uğraması olgusudur. TS EN 1993-1-1:2005 bu davranışı dört kesit sınıfı ile kodlar: Sınıf 1 ve 2 plastik, Sınıf 3 elastik, Sınıf 4 ise efektif alan üzerinden tasarım gerektirir.
ε katsayısı (S235=1.00, S275=0.92, S355=0.81, S460=0.71), gövde ve başlık c/t oranlarının ayrı kontrolü, kesit sınıfı = en kötü sınıf; TBDY 2018 DC1 (yüksek sünek) için Sınıf 1 zorunlu (EN 1993-1-1 Madde 5.5).
Sınıf 1 (Wpl, plastik mafsal sünek) → Sınıf 2 (Wpl, sınırlı dönme) → Sınıf 3 (Wel, elastik) → Sınıf 4 (W_eff, lokal burkulma); c/t sınırları (gövde 72ε/83ε/124ε, başlık 9ε/10ε/14ε) ve etkin kesit kavramı.
1. Sınıf Tanımları
Kesit sınıfı (cross-section class), tasarım momentinin plastik mi, elastik mi yoksa azaltılmış mı alınacağını belirler (TS EN 1993-1-1 Madde 5.5).
Tablo 1: Sınıf Tanımları
| Sınıf | İngilizce | Davranış |
|---|---|---|
| Sınıf 1 | Plastic | Plastik mafsal oluşturabilir; plastik analiz yapılabilir |
| Sınıf 2 | Compact | Plastik moment 'e ulaşır; ancak sınırlı dönme kapasitesi |
| Sınıf 3 | Semi-compact | Elastik moment 'e ulaşır; yerel burkulma önce oluşmaz |
| Sınıf 4 | Slender (Narin) | Yerel burkulma, elastik kapasiteye ulaşmadan oluşur; efektif alan kullanılır |
Tasarım momentinde kullanılacak kesit modülü:
Tablo 2: Sınıf Tanımları
| Sınıf | Kullanılan Modül |
|---|---|
| 1 | (plastik) |
| 2 | (plastik) |
| 3 | (elastik) |
| 4 | (efektif) |
2. Parametrik Gösterim
2.1 — Malzeme Faktörü
Tablo 3: — Malzeme Faktörü
| Çelik Sınıfı | (N/mm²) | |
|---|---|---|
| S235 | 235 | 1.000 |
| S275 | 275 | 0.924 |
| S355 | 355 | 0.814 |
| S420 | 420 | 0.748 |
| S460 | 460 | 0.715 |
Not: mm için nominal akma dayanımı kullanılır. mm için bir kademe düşer (ör. S355 → 335 MPa).
2.2 Oranı
- : Baskı altındaki levha boyutu (mesnetler arası temiz uzunluk)
- : İlgili levha kalınlığı (başlık: ; gövde: )
I-profil başlığı için:
I-profil gövdesi için:
3. TS EN 1993-1-1 Tablo 5.2 — Sınır c/t Oranları
3.1 Basınç Altındaki Başlıklar (Tablo 5.2 – Levha 2)
Tek taraf ankastre levha davranışı:
Tablo 4: Basınç Altındaki Başlıklar (Tablo 5.2 – Levha 2)
| Sınıf | Sınır Değer |
|---|---|
| 1 | |
| 2 | |
| 3 |
S235 için: Sınıf 1 → ; Sınıf 2 → ; Sınıf 3 →
S355 için: Sınıf 1 → ; Sınıf 2 → ; Sınıf 3 →
3.2 Eğilme Altındaki Gövdeler (Tablo 5.2 – Levha 1)
Çift taraf ankastre levha, tam eğilme gerilme dağılımı:
Tablo 5: Eğilme Altındaki Gövdeler (Tablo 5.2 – Levha 1)
| Sınıf | Sınır Değer |
|---|---|
| 1 | |
| 2 | |
| 3 |
S235 için: Sınıf 1 → ; Sınıf 2 → ; Sınıf 3 →
S355 için: Sınıf 1 → ; Sınıf 2 → ; Sınıf 3 →
3.3 Eksenel Basınç Altındaki Gövdeler (Tablo 5.2 – Levha 1)
Uniform basınç gerilme dağılımı ():
Tablo 6: Eksenel Basınç Altındaki Gövdeler (Tablo 5.2 – Levha 1)
| Sınıf | Sınır Değer |
|---|---|
| 1 | |
| 2 | |
| 3 |
S235 için: Sınıf 1 → ; Sınıf 2 → ; Sınıf 3 →
S355 için: Sınıf 1 → ; Sınıf 2 → ; Sınıf 3 →
3.4 Kombinasyon Yükü Altındaki Gövdeler (Eğilme + Eksenel)
Gerilme dağılımı (sıkışma oranı) ve (gerilme oranı) parametreleriyle tanımlanır:
Tablo 7: Kombinasyon Yükü Altındaki Gövdeler (Eğilme + Eksenel)
| Sınıf | Sınır Değer () | Sınır Değer () |
|---|---|---|
| 1 | ||
| 2 | ||
| 3 | — |
4. Özet Tablo: S235 ve S355 İçin c/t Sınırları
4.1 Başlık (Sıkıştırılmış, Tek Taraf Ankastre)
Tablo 8: Başlık (Sıkıştırılmış, Tek Taraf Ankastre)
| Parametre | S235 () | S355 () |
|---|---|---|
| Sınıf 1 | ||
| Sınıf 2 | ||
| Sınıf 3 |
4.2 Gövde (Eğilme)
Tablo 9: Gövde (Eğilme)
| Parametre | S235 () | S355 () |
|---|---|---|
| Sınıf 1 | ||
| Sınıf 2 | ||
| Sınıf 3 |
4.3 Gövde (Eksenel Basınç)
Tablo 10: Gövde (Eksenel Basınç)
| Parametre | S235 () | S355 () |
|---|---|---|
| Sınıf 1 | ||
| Sınıf 2 | ||
| Sınıf 3 |
5. Tasarım Örneği — IPE 240, S355
Profil özellikleri (EN 10365:2017):
- mm, mm, mm, mm, mm
Malzeme: S355 ( mm → N/mm², )
Adım 1 — Başlık c/t:
S355 Sınıf 1 sınırı:
Adım 2 — Gövde c/t (eğilme):
S355 Sınıf 1 sınırı (eğilme):
Sonuç: IPE 240 / S355 kombinasyonu Sınıf 1 kesittir. Tasarımda kullanılabilir; plastik analiz geçerlidir.
6. Sınıf 4 Kesitlerde Efektif Alan
Sınıf 4 kesitlerde TS EN 1993-1-5:2006 Madde 4 uyarınca efektif alan hesaplanır.
Kritik levha burkulma gerilmesi:
İndirgeme faktörü:
Efektif alan:
Burada : levha burkulma katsayısı (eğilme altındaki plaklar için tipik , tek taraf ankastre için ).
7. Yönetmelik Referansları
Tablo 11: Yönetmelik Referansları
| Standart / Yönetmelik | Madde / Bölüm |
|---|---|
| TS EN 1993-1-1:2005 | Madde 5.5 — Kesit sınıflandırması |
| TS EN 1993-1-1:2005 | Tablo 5.2 — c/t sınır değerleri |
| TS EN 1993-1-5:2006 | Madde 4 — Sınıf 4 efektif alan |
| ÇYTHYE-2016 | Bölüm 7 — Kesit dayanımları |
| TBDY 2018 | Bölüm 9 — Deprem için kesit koşulları |
Kaynakça
- İlgili Türk Standartları (TS) ve Avrupa Normları (EN)
- TBDY 2018 — Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği
- İlgili ders kitapları ve teknik kaynaklar
Not: Bu makale eğitim amaçlıdır. Projelerde güncel yönetmelik ve standartlara başvurunuz.
Kaynaklar
- TS EN 1993-1-1:2005 — CEN — Avrupa Standardizasyon Komitesi (Eurocode). https://eurocodes.jrc.ec.europa.eu
- TS EN 1993-1-5:2006 — CEN — Avrupa Standardizasyon Komitesi (Eurocode). https://eurocodes.jrc.ec.europa.eu
- ÇYTHYE-2016 — T.C. Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı. https://www.resmigazete.gov.tr
- TBDY 2018 — AFAD / T.C. Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı. https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2018/03/20180318M1-2.htm
İlgili Hesaplama Araçları
Bu konuyla ilgili ücretsiz mühendislik hesaplama araçlarımızla ön tasarım ve kontrol yapabilirsiniz:
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.