Merkezi Çaprazlı vs Dışmerkez Çaprazlı vs Moment Çerçevesi Karşılaştırması
Bu makale, depreme dayanıklı çelik yapılarda en yaygın kullanılan üç yanal yük taşıma sistemini — Merkezi Çaprazlı Çerçeve (CBF), Dışmerkez Çaprazlı Çerçeve (EBF) ve Moment Aktaran Çerçeve (MRF) —...
1. Sistem Tanımları
1.1 Merkezi Çaprazlı Çerçeve (CBF — Concentrically Braced Frame)
Yatay yükler, kirişlerin ekseninde birleşen çapraz elemanlar tarafından eksenel kuvvetlerle taşınır. Çaprazlar X, V, Ters-V, D düzenlemelerinde olabilir; her konfigürasyonun farklı davranışsal özellikleri vardır. TBDY 2018 Bölüm 9 çerçevesinde Süneklik Düzeyi Sınırlı (C32) ve Süneklik Düzeyi Yüksek Merkezi Çaprazlı Çerçeve (C13 — R = 5) olarak ikiye ayrılır.
Üç sismik çelik çerçeve sistem yan yana: çapraz konfigürasyonu, link beam (EBF), R katsayısı (TBDY 2018 DC1-DC3), süneklik, yatay rijitlik, maliyet ve mimari esneklik karşılaştırması.
CBF (X çapraz, asimetrik histerizis), EBF (link beam, simetrik tam histerizis, en yüksek süneklik R=8), MRF (rijit bağlantı, mimari serbest). Uygulama seçim rehberi: kat sayısı ve mimari ihtiyaca göre.
Çapraz Konfigürasyonları:
Tablo 1: Merkezi Çaprazlı Çerçeve (CBF — Concentrically Braced Frame)
| Konfigürasyon | Açıklama | Avantaj | Dezavantaj |
|---|---|---|---|
| X-Çapraz | Her iki diyagonal çalışır | Hem çekme hem basınç çalışır | Merkez bölge birleşim detayı karmaşık |
| V / Ters-V (Chevron) | İki çapraz orta kirişe birleşir | Mimari geçiş açıklığı mümkün | Burkulma sonrası dengesiz kuvvet |
| Tek Diyagonal | Bir çapraz, tüm yükü taşır | Basit; geniş geçiş sağlar | Yüksek eksenel kuvvet |
| K-Çapraz | Kiriş gövdesine birleşim | — | TBDY 2018'de sismik uygulamada yasaklı |
Saha Notu: Türkiye'de ÇYY 2016 ile birlikte K-çapraz düzeni, kirişin deprem altında aşırı hasar görmesi riski nedeniyle sismik çapraz çerçevelerde kullanılmamaktadır. V/Ters-V çaprazlı sistemlerde ise orta kiriş; TBDY 2018 Madde 9.7.4.1 gereği, çaprazların hem çekim hem de burkulma sonrası kapasitelerine göre kontrol edilmelidir.
Dikkat: YSDB (sınırlı süneklik) CBF sistemler Türkiye'nin yüksek sismik bölgelerinde (DTS = 1 ve 2) tek başına taşıyıcı sistem olarak kullanılmamalıdır; bu durum R = 3 ile ciddi yük artışına ve ekonomik olmayan bir tasarıma yol açar.
1.2 Dışmerkez Çaprazlı Çerçeve (EBF — Eccentrically Braced Frame)
Çaprazlar kirişle mafsallı değil, kirişin bağlantı ekseninden belirli bir mesafede (bağ kirişi / link beam) birleşir. Sismik enerji, bağ kirişi aracılığıyla sünük biçimde emilir; çapraz, kiriş (link dışı bölge) ve kolonlar elastik kalır. Bağ kirişi uzunluğu belirleyici parametredir:
Bağ kirişinin plastik dönme kapasitesi; kısa link için , uzun link için sınır değerleriyle kontrol edilir (ÇYY 2016 / AISC 341-22 F3.4a).
Saha Notu: Türkiye'deki EBF uygulamalarında bağ kirişi olarak IPE veya HEA profil serisi kullanılması yaygındır. TS EN 1993-1-1:2014 ile ÇYY 2016 hükümleri birlikte uygulanmalı, TS EN 1998-1:2007 Madde 6.8'de bağ dönme açısı limitleri kontrol edilmelidir.
Dikkat: Bağ kirişinin stiffener (takviye levhası) tasarımı kritiktir. ÇYY 2016 / AISC 341-22 Section F3.5b gereği kısa linklerde tam yükseklikte çift taraflı ara takviye levhası zorunludur.
1.3 Moment Çerçevesi (MRF — Moment Resisting Frame)
Kiriş-kolon birleşimleri rijit veya yarı-rijit olup yatay yükler eğilme momentleri aracılığıyla aktarılır. Sismik enerji, "güçlü kolon–zayıf kiriş" prensibi çerçevesinde kiriş uçlarında oluşan plastik mafsallar yoluyla tüketilir. TBDY 2018 Madde 9.3.2.1 gereği, süneklik düzeyi yüksek MRF sistemlerinde kolon-kiriş bağlantı noktasında:
Panel zone (kolon–kiriş ara bölgesi) gerilmeleri ve kayma kapasitesi TBDY 2018 Madde 9.3.3 ile kontrol edilir.
2. Türkiye Standartları ve Mevzuat Çerçevesi
2.1 TBDY 2018 Tablo 4.1 — Çelik Taşıyıcı Sistemler
TBDY 2018 Tablo 4.1, tüm çelik taşıyıcı sistem tipleri için R (Taşıyıcı Sistem Davranış Katsayısı), D (Dayanım Fazlalığı Katsayısı) ve izin verilen BYS (Bina Yükseklik Sınıfı) değerlerini düzenlemektedir.
Tablo 2: TBDY 2018 Tablo 4.1 — Çelik Taşıyıcı Sistemler
| Kod | Sistem | R | D | İzin Verilen BYS |
|---|---|---|---|---|
| C11 | Moment aktaran YSRB çelik çerçeve | 8 | 3 | BYS ≥ 3 |
| C12 | YSRB dışmerkez (EBF) veya BRB merkezi çaprazlı | 8 | 2,5 | BYS ≥ 2 |
| C13 | YSRB merkezi çaprazlı çelik çerçeve (CBF) | 5 | 2 | BYS ≥ 4 |
| C14 | MRF YSRB + EBF/BRB veya betonarme perde (karma) | 8 | 3 | BYS ≥ 2 |
| C15 | MRF YSRB + CBF YSRB veya betonarme perde (karma) | 6 | 2,5 | BYS ≥ 2 |
| C16 | Bağlantıları mafsallı, H ≤ 12 m tek katlı YSRB kolon | 4 | 2 | — |
| C31 | Moment aktaran YSDB çelik çerçeve | 4 | 2,5 | BYS ≥ 7 |
| C32 | YSDB merkezi çaprazlı çelik çerçeve | 3 | 2 | BYS = 8 |
Not: YSRB = Süneklik Düzeyi Yüksek; YSDB = Süneklik Düzeyi Sınırlı. EBF ve MRF aynı R = 8 değerini paylaşmakla birlikte, D katsayısı farklılık göstermektedir.
2.2 ÇYY 2016 Temel Gereksinimleri
ÇYY 2016, çelik taşıyıcı sistemi gereksinimleri Bölüm 9'da ayrıntılandırır:
- Madde 9.7.1.1 ve Tablo 9.3: Enkesit sınır değerleri (b/t, h/tw); YSRB sistemler için sıkı sınırlar geçerlidir
- Madde 9.7.3.1: CBF çaprazların narinlik oranı: KL/r ≤ 200 (genel); V/Ters-V çaprazlarda
- Madde 9.7.4.1: V/Ters-V çaprazlı kiriş kontrolü — dengesiz yük etkisi dikkate alınmalıdır
- Madde 9.3.2.1: MRF sistemlerde güçlü kolon–zayıf kiriş koşulu
- Madde 9.3.3: MRF birleşim bölgesi (panel zone) kesme kapasitesi kontrolü
- Madde 9.8.3: EBF bağ kirişi kesme kapasitesi ve stiffener gereksinimleri
2.3 TS EN 1993-1-1:2014 (Eurocode 3) ve TS EN 1998-1:2007 (Eurocode 8)
TS EN 1993-1-1:2014, çelik yapıların temel tasarım kurallarını kapsar. Normal kuvvet kapasitesi:
Plastik moment kapasitesi:
Burada (TS EN 1993-1-1:2014 Tablo NA.1).
TS EN 1998-1:2007 (Eurocode 8 Türkiye adaptasyonu), sismik çelik yapı tasarımı için Madde 6.7 (CBF), Madde 6.8 (EBF) ve Madde 6.9 (MRF) hükümlerini içermektedir. Türk milli eki: R ve D katsayıları TBDY 2018'den alınmalı, Eurocode 8 q faktörüyle karıştırılmamalıdır.
3. Karşılaştırma Tabloları
3.1 Rijitlik (Lateral Stiffness)
Tablo 3: Rijitlik (Lateral Stiffness)
| Sistem | Yanal Rijitlik | Rölatif Katsayı |
|---|---|---|
| CBF (C13 — YSRB) | Çok yüksek — çaprazların yüksek eksenel rijitliği | 3–5 × MRF |
| EBF (C12 — YSRB) | Yüksek — CBF'ye yakın, bağ esnekliği nedeniyle biraz düşük | 2–4 × MRF |
| MRF (C11 — YSRB) | Orta–Düşük — eğilme deformasyonları hâkim | 1× (referans) |
Yüksek binalarda kat ötelenmeleri (interstorey drift) genellikle belirleyicidir; CBF ve EBF bu açıdan MRF'ye kıyasla belirgin avantaj sağlar. TBDY 2018 Madde 4.9.1 gereği:
3.2 Süneklik (Ductility)
Tablo 4: Süneklik (Ductility)
| Sistem | Süneklik Sınıfı | Davranış | Enerji Tüketimi |
|---|---|---|---|
| CBF-YSDB (C32) | Sınırlı | Çaprazlar burkulduktan sonra sınırlı deformasyon | Düşük |
| CBF-YSRB (C13) | Yüksek | Simetrik X düzeni; çekme çaprazı aktif | Orta |
| EBF-YSRB (C12) | Yüksek | Bağ kirişi plastik kayma deformasyonu | Yüksek |
| MRF-YSDB (C31) | Sınırlı | Sınırlı kiriş ucu plasifikasyonu | Orta |
| MRF-YSRB (C11) | Yüksek | Panel zone + kiriş uç plastik mafsal | Çok yüksek |
Sünekliğin önemi: Türkiye 1. Deprem Bölgesi'nde (DTS = 1a, PGA ≥ 0,4 g) süneklik düzeyi yüksek sistem seçimi zorunludur. DTS = 1a konumlarında YSDB sistemlerin tek başına kullanımı TBDY 2018 kapsamında kısıtlanmıştır.
3.3 Davranış Katsayısı R (Response Modification Factor)
Tablo 5: Davranış Katsayısı R (Response Modification Factor)
| Sistem | R (TBDY 2018) | D (TBDY 2018) | R (ASCE 7-22) | TBDY Kodu |
|---|---|---|---|---|
| CBF — YSDB (OCBF) | 3 | 2 | 3,25 | C32 |
| CBF — YSRB (SCBF) | 5 | 2 | 6,0 | C13 |
| EBF — YSRB | 8 | 2,5 | 8,0 | C12 |
| MRF — YSDB (OMRF) | 4 | 2,5 | 3,5 | C31 |
| MRF — YSRB (SMRF) | 8 | 3 | 8,0 | C11 |
| EBF + MRF Karma | 8 | 3 | — | C14 |
Yüksek R → Daha az tasarım deprem kuvveti → Daha hafif elemanlar (ancak daha yüksek süneklik gereksinimi).
Dikkat: TBDY 2018'de EBF için C12 kodu "süneklik düzeyi yüksek dışmerkez veya burkulması önlenmiş merkezi çaprazlı" şeklinde verilmektedir. Yalnızca CBF-YSRB (C13) R = 5 değerine karşılık gelir; EBF-YSRB (C12) ile karıştırılmamalıdır.
3.4 Mimari Esneklik
Tablo 6: Mimari Esneklik
| Sistem | Mimari Esneklik | Açıklama |
|---|---|---|
| CBF | Düşük | Çaprazlar açıklık içinde kalır; kapı/pencere açılamaz |
| EBF | Orta | Link dışındaki kısımlar daha serbest; kısmi geçiş mümkün |
| MRF | Yüksek | Çerçeve içinde tam açıklık kullanılabilir |
Saha Notu: Türkiye'deki ofis ve rezidans projelerinde zemin kat planı nedeniyle CBF'nin oluşturduğu kısıtlamalar sık şikâyet konusudur. Özellikle İstanbul AVM ve karma kullanımlı yüksek yapılarda EBF veya MRF zorunlu tercih hâline gelmektedir.
3.5 Maliyet
Tablo 7: Maliyet
| Sistem | Çelik kg/m² (Tahmini) | Birleşim Maliyeti | Montaj | Göreli Maliyet |
|---|---|---|---|---|
| CBF (YSRB) | 35–55 | Orta — gusset plaka + kaynak | Kolay | Düşük–Orta |
| EBF (YSRB) | 40–60 | Yüksek — link detayı hassasiyeti | Orta | Orta |
| MRF (YSRB) | 55–80 | Çok yüksek — tam penetrasyon kaynak | Zor | Yüksek |
Not: Çevre Şehircilik Bakanlığı Birim Fiyat Pozları (poz no: 21.001 — yapısal çelik imalat-montaj; 21.002 — kaynak işleri) çerçevesinde güncel maliyet analizi yapılmalıdır.
3.6 Uygulama Kolaylığı ve Montaj
Tablo 8: Uygulama Kolaylığı ve Montaj
| Sistem | Uygulama | Açıklama |
|---|---|---|
| CBF | Kolay | Standart gusset bağlantıları; şantiyede kaynak minimum |
| EBF | Orta | Link detayı ve kontrollü imalat; stiffener yerleşimi kritik |
| MRF | Zor | Tam penetrasyon kaynak; yüksek hassasiyet ve YDKT denetimi |
Saha Notu: Türkiye şantiye koşullarında MRF birleşimlerinin tam penetrasyon kaynak işlemi için nitelikli kaynakçı temini ve UT/RT denetimi zorunludur. 4708 sayılı Yapı Denetimi Kanunu kapsamında bu denetimler yapı denetim kuruluşunca onaylanmalıdır.
3.7 Deprem Sonrası Onarılabilirlik
Tablo 9: Deprem Sonrası Onarılabilirlik
| Sistem | Onarılabilirlik | Açıklama |
|---|---|---|
| CBF (YSRB) | Orta | Burkulan çaprazlar değiştirilebilir; gusset denetimi gerekir |
| EBF | Çok İyi | Yalnızca bağ kirişi değiştirilir — modüler onarım |
| MRF (YSRB) | Düşük–Orta | Kiriş ucu hasarı görülmesi zor; kaynak bölgesi muayenesi pahalı |
EBF'nin en önemli avantajlarından biri budur: bağ kirişi "sigorta elemanı" gibi davranarak yerinde değiştirilebilir. Türkiye'de 1999 Marmara ve 2023 Kahramanmaraş depremleri sonrasında çelik yapılarda onarılabilirlik kriterinin kritik öneme kavuştuğu görülmüştür.
3.8 Yüksek Bina Uygulaması
Tablo 10: Yüksek Bina Uygulaması
| Sistem | Uygunluk | Açıklama |
|---|---|---|
| CBF | 10–20 kata kadar | TBDY BYS ≥ 4; daha yüksekte esneklik sorunu |
| EBF | 15–40 kata kadar | Rijitlik + süneklik dengesi; BYS ≥ 2 |
| MRF | 5–50+ kata kadar | Yüksek binalarda daha uygun; BYS ≥ 3 |
| Karma (EBF+MRF) | 15–60+ kat | Günümüz yüksek binalarında yaygın; BYS ≥ 2 |
4. Kapsamlı Karşılaştırma Matrisi
Tablo 11: Kapsamlı Karşılaştırma Matrisi
| Kriter | CBF (C13 — YSRB) | EBF (C12) | MRF (C11 — YSRB) |
|---|---|---|---|
| Yanal Rijitlik | Çok Yüksek | Yüksek | Orta-Düşük |
| Süneklik | Yüksek | Çok Yüksek | Çok Yüksek |
| Davranış Katsayısı R | 5 | 8 | 8 |
| Dayanım Fazlalığı D | 2 | 2,5 | 3 |
| İzin Verilen BYS | ≥ 4 | ≥ 2 | ≥ 3 |
| Mimari Esneklik | Düşük | Orta | Yüksek |
| Çelik Maliyeti | Düşük | Orta | Yüksek |
| Montaj Kolaylığı | Kolay | Orta | Zor |
| Dep. Sonrası Onarım | Orta | Çok İyi | Orta |
| Yüksek Bina Uygunluğu | Orta | İyi | Çok İyi |
5. Seçim Rehberi
Ne Zaman CBF?
- Düşük–orta katlı endüstriyel veya ticari binalar (≤ 15 kat)
- Mimari esneklik kritik değil (depo, fabrika, altyapı tesisi)
- Bütçe kısıtlı; basit bağlantı detayları tercih ediliyor
- Sismiklik orta veya düşük seviye (DTS 2–4, SDS < 0,4g)
- TBDY 2018 C13 (YSRB, R = 5) veya C32 (YSDB, R = 3, yalnızca düşük sismiklik)
Ne Zaman EBF?
- Orta–yüksek sismik bölge (DTS 1–2; İstanbul, İzmir, Kocaeli)
- Hem rijitlik hem süneklik aynı anda gerekli
- Deprem sonrası hızlı ve düşük maliyetli onarım isteniyor
- Katlar arası geçiş açıklığı gerekli
- TBDY 2018 C12 (YSRB, R = 8, BYS ≥ 2)
Ne Zaman MRF?
- Yüksek mimari esneklik öncelikli (konut, ofis, AVM)
- Yüksek katlı binalar (> 20 kat)
- Yüksek sismik bölge, maksimum süneklik gereksinimi
- Karma sistem içinde (SMRF + perdeler/çaprazlar; C14 R = 8)
- TBDY 2018 C11 (YSRB, R = 8, D = 3, BYS ≥ 3)
Saha Notu: Türkiye'deki 20 kat üzeri ofis yapılarında ve AVM projelerinde EBF + MRF karma sistemi (C14, R = 8, D = 3) giderek yaygınlaşmaktadır.
6. Yönetmelik Referansları
Tablo 12: Yönetmelik Referansları
| Yönetmelik / Standart | Madde / Tablo | Konu |
|---|---|---|
| TBDY 2018 | Tablo 4.1 — C11, C12, C13, C14, C15, C32 | Çelik sistem R, D, BYS katsayıları |
| TBDY 2018 | Madde 4.9.1 | Kat ötelemesi limiti δ/h ≤ 0,02 |
| TBDY 2018 | Madde 9.2.5, 9.2.6 | Yük kombinasyonları ve D katsayısı |
| TBDY 2018 | Madde 9.2.7, Tablo 9.3 | Enkesit sınır değerleri (b/t, h/tw) |
| TBDY 2018 | Madde 9.3.1.1–9.3.2.1 | MRF YSRB tasarım kuralları |
| TBDY 2018 | Madde 9.7.1.1, 9.7.3.1, 9.7.4.1 | CBF tasarım kuralları; narinlik |
| TBDY 2018 | Madde 9.8.3 | EBF bağ kirişi kesme kapasitesi |
| ÇYY 2016 | Bölüm 9 — Madde 9.7–9.10 | CBF, EBF, MRF özel tasarım kuralları |
| TS EN 1993-1-1:2014 | Madde 6.2, 6.3 | Kesit dayanımı, burkulma hesabı |
| TS EN 1998-1:2007 | Madde 6.7, 6.8, 6.9 | Sismik çelik yapı tasarımı |
| AISC 341-22 | F1 (OCBF), F2 (SCBF), F3 (EBF), E1 (OMRF), E2 (SMRF) | ÇYY 2016 karşılığı |
| ASCE 7-22 | Tablo 12.2-1 | R katsayıları — TBDY 2018 Tablo 4.1 karşılığı |
7. Temel Formüller
7.1 Normal Gerilme ve Moment Kapasitesi (TS EN 1993-1-1:2014 Madde 6.2)
Burada (TS EN 1993-1-1:2014 Madde 6.1 Türkiye NA).
7.2 CBF Çapraz Burkulma Yükü (Euler)
Çelik çapraz eleman burkulma yükü (TS EN 1993-1-1:2014 Madde 6.3.1):
Burada K = etkin uzunluk katsayısı (çerçeve çaprazı için ). Hesap burkulma yükünden göreli narinlik hesaplanarak burkulma eğrisi (a, b, c, d) seçilir.
7.3 CBF Çapraz Narinlik Sınırı (ÇYY 2016 Madde 9.7.3.1)
YSRB merkezi çaprazlı çerçevede:
V ve Ters-V çaprazlarda ek kısıt:
7.4 EBF Bağ Kirişi Kesme Dayanımı (ÇYY 2016 Madde 9.8.3)
Kısa bağ kirişi — plastik kesme kapasitesi:
Bağ kirişi sınıflandırması:
Plastik dönme açısı sınırları (AISC 341-22 F3.4a / ÇYY 2016):
7.5 MRF Güçlü Kolon–Zayıf Kiriş Koşulu (TBDY 2018 Madde 9.3.2.1)
7.6 MRF Yatay Öteleme Direnci (Yaklaşık — Tek Katlı)
8. Parametre Tablosu
Tablo 13: Parametre Tablosu
| Parametre | Sembol | Birim | Tipik Aralık | Kaynak |
|---|---|---|---|---|
| Davranış katsayısı (CBF-YSRB) | R | — | 5 | TBDY 2018 Tablo 4.1 — C13 |
| Davranış katsayısı (EBF-YSRB) | R | — | 8 | TBDY 2018 Tablo 4.1 — C12 |
| Davranış katsayısı (MRF-YSRB) | R | — | 8 | TBDY 2018 Tablo 4.1 — C11 |
| Dayanım fazlalığı (CBF) | D | — | 2 | TBDY 2018 Tablo 4.1 — C13 |
| Dayanım fazlalığı (EBF) | D | — | 2,5 | TBDY 2018 Tablo 4.1 — C12 |
| Dayanım fazlalığı (MRF) | D | — | 3 | TBDY 2018 Tablo 4.1 — C11 |
| İzin verilen kat ötelemesi | δ/h | — | ≤ 0,02 | TBDY 2018 Madde 4.9.1 |
| CBF çapraz narinliği (genel) | KL/r | — | ≤ 200 | ÇYY 2016 Md. 9.7.3.1 |
| Bağ kirişi dönme açısı (kısa) | θ_p | rad | ≤ 0,08 | AISC 341-22 F3.4a |
| MRF güçlü kolon koşulu | ΣMpc/ΣMpb | — | ≥ 1,10 | TBDY 2018 Md. 9.3.2.1 |
9. Türkiye'ye Özgü Tasarım Parametreleri
9.1 Sismik Bölge ve DTS Etkisi
TBDY 2018, dört Deprem Tasarım Sınıfı (DTS 1, 2, 3, 4) tanımlar. İstanbul (DTS = 1a, PGA ≥ 0,4 g), Kütahya ve çevresi (DTS = 1–2 arası bölgeler), Ankara (DTS = 2–3) gibi şehirlerde sistem seçimi doğrudan etkilenmektedir.
Tablo 14: Sismik Bölge ve DTS Etkisi
| DTS | PGA | Uygun Sistem | Kısıtlama |
|---|---|---|---|
| 1a | ≥ 0,4g | EBF C12, MRF C11, Karma C14 | YSDB sistemler BYS ≤ 8 kısıtlı |
| 1b | 0,3–0,4g | EBF C12, MRF C11, CBF C13 | CBF-C13: BYS ≥ 4 |
| 2 | 0,2–0,3g | CBF C13, EBF C12, MRF C11 | YSDB sınırlı kullanım |
| 3 | 0,1–0,2g | Tüm sistemler uygun | — |
| 4 | < 0,1g | Tüm sistemler uygun | Pratik kısıtlama yok |
9.2 Türkiye'de Kullanılan Çelik Malzeme Sınıfları
Tablo 15: Türkiye'de Kullanılan Çelik Malzeme Sınıfları
| Çelik Sınıfı | f_y (MPa) | f_u (MPa) | Kullanım Alanı |
|---|---|---|---|
| S235 | 235 | 360 | Düşük sismik, ikincil elemanlar |
| S275 | 275 | 430 | Genel taşıyıcı sistem elemanları |
| S355 | 355 | 490 | Sismik çelik yapılar; EBF link, CBF çapraz |
| S420 | 420 | 520 | Bağ kirişi, yüksek bina kolon |
ÇYY 2016 Madde 9.2.7 gereği, sismik çerçeve elemanlarında olan çelik kullanımı öngörülür. YSRB sistemlerde S355 veya üzeri önerilir.
9.3 Yerel Mevzuat Gereksinimleri
- İmar Kanunu (3194): Yapı ruhsatı öncesinde statik proje onayı zorunluluğu
- Yapı Denetimi Kanunu (4708): Yapı denetim kuruluşu denetimi; özellikle kaynak muayenesi (UT/RT)
- İş Güvenliği Kanunu (6331): Şantiyede yüksekte çalışma ve çelik montaj güvenlik tedbirleri
- Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı Tebliği: CE işaretli çelik profil ve bağlantı elemanı kullanımı
10. Örnek Problemler
Problem 1 — Kolay
Konu: CBF çapraz eleman normal kuvvet (çekme) kontrolü
Veriler:
- Profil: HEB 200, Çelik S355
- A = 78,1 cm²; fy = 355 MPa; γM0 = 1,0
- Hesap eksenel çekme kuvveti: N_Ed = 1.800 kN
İstenen: Profil çekme kapasitesini kontrol et. Narinlik kontrolü de yap.
Çözüm:
Adım 1 — Tasarım çekme kapasitesi (TS EN 1993-1-1:2014 Madde 6.2.3):
Adım 2 — Kontrol:
Kullanım oranı = 1.800 / 2.773 = 0,65 (%65 doluluk)
Adım 3 — Narinlik kontrolü (ÇYY 2016 Madde 9.7.3.1):
- r_min (HEB 200) = 5,07 cm; L_etkili = 5,0 m; K = 0,85
- KL/r = 0,85 × 500 / 5,07 = 83,8 ≤ 200
Sonuç: HEB 200 — S355 profili yeterlidir. Profil %65 dolulukla kullanılabilir; daha ekonomik bir profil araştırılabilir.
Problem 2 — Orta
Konu: EBF bağ kirişi kesme kapasitesi ve sınıflandırması
Veriler:
- Profil: IPE 360, Çelik S355
- d = 360 mm; tf = 12,7 mm; tw = 8,0 mm; bf = 170 mm
- fy = 355 MPa; E = 210.000 MPa; Wpl = 1.020 cm³
- Bağ kirişi uzunluğu: e = 800 mm
İstenen: (a) Plastik kesme kapasitesi, (b) Bağ kirişi sınıfı, (c) Plastik dönme sınırı, (d) Stiffener aralığı.
Çözüm:
Adım 1 — Plastik kesme kapasitesi:
Adım 2 — Plastik moment kapasitesi:
Adım 3 — Bağ kirişi sınıflandırması:
e = 800 mm < 1.013 mm → Kısa bağ kirişi (kesme hâkimiyeti)
Adım 4 — Dönme açısı sınırı: (AISC 341-22 F3.4a)
Adım 5 — Stiffener aralığı:
Sonuç: IPE 360 bağ kirişi → Kısa bağ kirişi, , . Stiffener aralığı ≤ 168 mm (web her iki tarafında tam boy takviye levhası).
Not: Eksenel kuvvet etkisi küçük (Pr/Pc < 0,15) → formül doğrudan uygulanır. Büyük eksenel kuvvette AISC 341-22 F3.5b(ii) kapsamında Vp değeri azaltılmalıdır.
Problem 3 — Zor
Konu: 5 katlı çelik yapı için CBF-C13 ve MRF-C11 sistem seçimi ve tasarım taban kesme kuvveti karşılaştırması
Veriler:
- Bina: 5 katlı ofis yapısı; kat yüksekliği h = 3,5 m; toplam H = 17,5 m → BYS 6 (H ≤ 28 m)
- Konum: İstanbul (DTS = 1a); Zemin Sınıfı ZD
- Tasarım spektral ivme: SDS = 1,0 g; SD1 = 0,6 g
- Toplam yapı ağırlığı: W = 5.000 kN
- Bina önem katsayısı: I = 1,0 (ofis, normal bina)
İstenen: TBDY 2018 ELF yöntemiyle CBF (C13, R = 5) ve MRF (C11, R = 8) için taban kesme kuvvetlerini karşılaştır.
Çözüm:
Adım 1 — Doğal periyot tahmini (TBDY 2018 Denklem 4.5):
CBF için Ct = 0,0488 (TBDY 2018 Tablo 4A.4 — çelik çaprazlı):
MRF için Ct = 0,0724 (TBDY 2018 Tablo 4A.4 — çelik moment çerçevesi):
Adım 2 — Spektral ivme katsayısı (TBDY 2018 Madde 2.3.4.1):
; → elastik spektrum bölgesi 2:
Adım 3 — Tasarım taban kesme kuvveti (TBDY 2018 Denklem 4.6):
CBF (C13, R = 5):
MRF (C11, R = 8):
Adım 4 — Alt sınır kontrolü (TBDY 2018 Madde 4.8.3):
Her iki sistem de alt sınırı sağlar.
Adım 5 — Karşılaştırma:
Tablo 16: Problem 3 — Zor
| Parametre | CBF (C13) | MRF (C11) |
|---|---|---|
| Doğal periyot T (s) | 0,434 | 0,644 |
| Tasarım kesme V (kN) | 1.000 | 582 |
| Taban kesme oranı | 1,72 × MRF | 1,00 (referans) |
| Gerekli süneklik (YSRB) | Orta | Yüksek |
| Deprem sonrası onarım | Orta | Orta |
Sonuç: DTS = 1a, BYS = 6 konumunda MRF sistemi %42 daha az tasarım kesme kuvveti üretir; ancak daha yüksek süneklik gereksinimi ve pahalı rijit birleşim detayı gerektirir. CBF daha rijit ancak 1,72 kat daha büyük kesme kuvveti; bu da kolon ve temel boyutlarını artırır. İstanbul ve Kütahya gibi DTS = 1 bölgelerde kat sayısı az ise CBF-C13 ile MRF-C11'in maliyet analizi yapılması önerilir; ofis amaçlı 5 katlı yapı için MRF mimari esneklik de sunduğundan genellikle tercih edilir.
Kontrol: BYS = 6 → CBF-C13 (BYS ≥ 4) ve MRF-C11 (BYS ≥ 3) — her iki sistem de TBDY 2018 Tablo 4.1'e göre bu yükseklik sınıfında kullanılabilir.
11. Sık Yapılan Hatalar
Tablo 17: Sık Yapılan Hatalar
| # | Hata | Sonuç | Doğrusu |
|---|---|---|---|
| 1 | DTS=1 bölgede C32 (YSDB-CBF) kullanmak | R = 3; aşırı yük → ekonomik değil | TBDY 2018'e göre C13 (YSRB) veya C12 (EBF) seçilmeli |
| 2 | EBF bağ kirişini yetersiz boyutlandırmak | Bağ kirişi erken göçer; süneklik sağlanamaz | Vp ve Mp ile sınıflandırma yapılıp stiffener eklenmeli |
| 3 | Mimari açıklıklarda CBF çaprazını koordinasyonsuz yerleştirmek | Kapı/pencere konumu kısıtlanır | Mimari plan ile çapraz pozisyonu erken koordinasyon |
| 4 | Kat ötelemesini kontrol etmemek | TBDY 2018 Madde 4.9.1 ihlali | δi/hi ≤ 0,02 her kat için kontrol edilmeli |
| 5 | R katsayısını yanlış sistemden almak | Tasarım kuvvetleri hatalı | TBDY 2018 Tablo 4.1'den sistem tipine göre R ve D alınmalı |
| 6 | MRF panel zone kontrolünü atlamak | Kolon-kiriş düğüm noktası göçebilir | TBDY 2018 Madde 9.3.3 kesme kapasitesi kontrol edilmeli |
| 7 | Çelik sınıfı seçimini ihmal etmek | Ry < 1,1; süneklik beklentisi sağlanamaz | YSRB sistemlerde S355 veya üzeri seçilmeli |
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
- TBDY 2018 — AFAD / T.C. Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı. https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2018/03/20180318M1-2.htm
- TS EN 1993-1-1:2014 — CEN — Avrupa Standardizasyon Komitesi (Eurocode). https://eurocodes.jrc.ec.europa.eu
- TS EN 1998-1:2007 — CEN — Avrupa Standardizasyon Komitesi (Eurocode). https://eurocodes.jrc.ec.europa.eu
- ÇYY 2016.
- AISC 341-22 — American Institute of Steel Construction (AISC). https://www.aisc.org
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.