Yapısal Çelik Sınıfları: S235, S275 ve S355

Not: G = E / [2(1+ν)] = 210 000 / (2 × 1,30) = 80 769 ≈ 81 000 MPa

Bu değerler tüm yapısal çelik sınıfları için ortaktır; çelik sınıfına göre değişmezler.

Saha Notu: Türkiye'de Kayseri, Erzurum gibi iç kesimlerde yıllık ΔT = 60–70 °C farka karşılık 50 m uzunlukta çelik kirişte ΔL = 12 × 10⁻⁶ × 65 × 50 000 = 39 mm genleşme oluşur. Genleşme derzsiz tasarım ciddi eksenel kuvvetlere yol açar.

Dikkat: Isıl genleşme 40 °C'lik ΔT ve 50 m uzunlukta 24 mm genleşmeye yol açar. Tasarım aşamasında genleşme derzi bırakılmazsa çelik elemanlarda önemli ikincil gerilmeler oluşur.

4. Darbe Tokluğu Alt Sınıfları

Çeliklerin darbe dayanımı (Charpy V-çentik deney, CVN) sıcaklıkla değişir. Alt sınıflar mevsimsel minimum sıcaklıklara göre seçilir.

Örnek tam gösterim: S355 J2 → S355 çeliği, genellikle −20 °C'de en az 27 J darbe tokluğuna karşılık gelir.

Saha Notu: TBDY 2018 Madde 9.2.3 uyarınca başlık kalınlığı ≥ 40 mm olan hadde profillerinde ve kalınlığı ≥ 50 mm olan levha/yapma profillerde minimum 27 J @ +21 °C CVN değeri aranır. Türkiye'de Erzurum, Kars, Ağrı gibi bölgelerde açık yapılar için J2 veya ML sınıfı seçimi tipik olarak önerilir; bu bölgelerde tasarım sıcaklığı −30 °C'nin altına inebilir.

Dikkat: Darbe tokluğu alt sınıfı ihmal edildiğinde soğuk iklim koşullarında çelikte ani gevrek kırılma riski oluşur.

5. TS EN 10025 Seri Karşılaştırması

Saha Notu: Türkiye köprü ve geniş açıklıklı çatı projelerinde S355J2 veya S355N en yaygın kullanılan kalitedir. Tarihî yapı restorasyonlarında özgün çelik sınıfının belirlenmesi için ASTM/DIN eşdeğerleri referans alınabilir.

6. Kimyasal Bileşim Sınırları ve Kaynaklanabilirlik

6.1 Kaynaklanabilirlik — Karbon Eşdeğeri (CE)

IIW formülü:

CE = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15

Saha Notu: S355JR çeliğinin tipik CE değeri 0,42–0,47 aralığındadır. İlgili yönetmelikler uyarınca kaynak metalinin akma gerilmesinin esas metalinkinden düşük olmaması yaygın bir kuraldır. Yüksek CE değerli S355 malzemelerde kaynak öncesi ön ısıtma (genellikle 75–150 °C) uygulanması önerilebilir.

Dikkat: S235 ile S355'in aynı WPS ile kaynaklanması genel olarak önerilmez. İlgili standartlar kapsamında her çelik sınıfı için ayrı kaynakçı/prosedür onayı aranması yaygındır.

7. Tasarım Değerleri (TS EN 1993-1-1)

TS EN 1993-1-1:2022 (Eurocode 3) uyarınca nominal değerler karakteristik değer olarak kullanılır:

fyd = fy / γM0 γM0 = 1,0

fud = fu / γM2 γM2 = 1,25

Kaynak dayanımı (bağlantılar için, TS EN 1993-1-8:2005 Madde 4.5.3.3):

fvw,d = (fu / √3) / (βw · γM2)

βw: korelasyon katsayısı — S235 için 0,80; S275 için 0,85; S355 için 0,90 (TS EN 1993-1-8 Tablo 4.1).

7.1 Kesit Sınıflandırması (TS EN 1993-1-1 Madde 5.5, Tablo 5.2)

ε = √(235/fy)

Örnek: S355 için ε = √(235/355) = 0,814; Sınıf 1 gövde sınırı: 72 × 0,814 = 58,6.

Saha Notu: TBDY 2018 Madde 9.2.7 uyarınca süneklik düzeyi yüksek çelik sistemlerde kullanılan profillerin Tablo 9.3 enkesit koşullarını sağlaması zorunludur. HEA serisi profillerin bir kısmı bu koşulları sağlamayabilir; deprem bölgelerinde dikkatli profil seçimi yapılması önerilir.

8. TBDY 2018 Kapsamında Malzeme Koşulları

TBDY 2018 Bölüm 9 kapsamında çelik malzemeye özgü koşullar:

9. Yönetmelik Referansları

Parametre Tablosu

Örnek Problemler

Problem 1 — Kolay (Brüt Kesit Eksenel Çekme)

Veriler:

• Profil: IPE 240 (S235JR), A = 39,1 cm², flanş kalınlığı tf = 9,8 mm
• Tasarım eksenel yük: NEd = 400 kN
• γM0 = 1,0

İstenen: Brüt kesit eksenel çekme kapasitesini hesaplayın.

Çözüm:

Adım 1: tf = 9,8 mm → t ≤ 16 mm → fy = 235 MPa (TS EN 10025-2:2019 Tablo 7)

Adım 2: Tasarım akma dayanımı: fyd = fy / γM0 = 235 / 1,0 = 235 MPa

Adım 3: Brüt kesit eksenel kapasitesi (TS EN 1993-1-1 Madde 6.2.3): Npl,Rd = A × fy / γM0 = 3 910 × 235 / 1,0 = 918 850 N = 918,9 kN

Adım 4: Kontrol: NEd / Npl,Rd = 400 / 918,9 = 0,435 ≤ 1,0

Sonuç: Kapasite kullanım oranı %43,5 — yeterli. Net kesit (delik varsa) ayrıca kontrol edilir.

Problem 2 — Orta (HEB 300 S355 N+M Etkileşimi)

Veriler:

• Profil: HEB 300 (S355), tf = 19 mm → 16 < t ≤ 40
• NEd = 1 200 kN, MEd = 180 kN·m
• A = 149,1 cm², Wpl,y = 1 869 cm³

İstenen: Plastik kesit kapasitesi kontrolü (brüt kesit, N + M etkileşimi).

Çözüm:

Adım 1: Kalınlık kontrolü: tf = 19 mm → fy = 345 MPa (S355, 16 < t ≤ 40 satırı)

Adım 2: Aksiyel kapasite: Npl,Rd = 14 910 × 345 / 1,0 = 5 143 950 N = 5 143,9 kN

Adım 3: Plastik moment kapasitesi: Mpl,Rd = 1 869 000 × 345 / 1,0 = 644 805 000 N·mm = 644,8 kN·m

Adım 4: n = 1 200 / 5 143,9 = 0,233; a = Aw/A = (300-2×19)×11 / 14 910 = 2 882 / 14 910 = 0,193 n > a → moment azaltımı gerekli

MN,Rd = 644,8 × (1-0,233) / (1 - 0,5×0,193) = 644,8 × 0,767 / 0,904 = 547,8 kN·m

Adım 5: Kontrol: MEd / MN,Rd = 180 / 547,8 = 0,329 ≤ 1,0

Sonuç: Yeterli. Burkulma uzunluğu ve yanal burkulma kontrolleri (TS EN 1993-1-1 Bölüm 6.3) ayrıca yapılır.

Problem 3 — Zor (TBDY 2018 Enkesit + Burkulma + N+M)

Veriler:

• Profil: HEA 200 (S355J2), tf = 10 mm, A = 53,8 cm², Wpl,y = 429 cm³, iy = 8,28 cm
• Efektif burkulma boyu: Lcr = 3,60 m
• NEd = 300 kN, MEd = 60 kN·m
• Süneklik düzeyi yüksek moment aktaran çerçeve kolonu

İstenen: 1) TBDY 2018 enkesit kontrolü, 2) Burkulma dayanımı, 3) N+M kontrolü

Çözüm:

Adım 1: TBDY 2018 Md. 9.2.7 Enkesit Kontrolü ε = √(235/355) = 0,814 HEA 200 flanş: c/tf = 90,7/10 = 9,07 Sınıf 1 flanş sınırı: 9ε = 9 × 0,814 = 7,33 → 9,07 > 7,33

SONUÇ: HEA 200 S355 TBDY 2018 enkesit koşulunu SAĞLAMAZ. Bu profil süneklik düzeyi yüksek deprem sisteminde kullanılamaz.

Adım 2: Burkulma Dayanımı (TS EN 1993-1-1 Madde 6.3.1) λ1 = π × √(210 000/355) = 76,4 λ̄ = Lcr / (iy × λ1) = 360 / (8,28 × 76,4) = 0,569

Burkulma eğrisi: b (h/b < 1,2, tf ≤ 40 mm) → α = 0,34 (TS EN 1993-1-1 Tablo 6.2) Φ = 0,5 × [1 + 0,34 × (0,569 - 0,2) + 0,569²] = 0,5 × [1 + 0,125 + 0,324] = 0,725 χ = 1 / (0,725 + √(0,725² - 0,569²)) = 1 / (0,725 + 0,450) = 0,852 Nb,Rd = 0,852 × 5 380 × 355 / 1,0 = 1 627 494 N = 1 627,5 kN

Adım 3: N+M Etkileşimi (TS EN 1993-1-1 Denklem 6.61) Mpl,Rd = 429 000 × 355 / 1,0 = 152 295 000 N·mm = 152,3 kN·m kyy ≈ 1,0 + 0,6 × λ̄ = 1,0 + 0,6 × 0,569 = 1,34

NEd/(χy×NRk/γM1) + kyy × MEd/Mpl,Rd = 300/1627,5 + 1,34 × 60/152,3 = 0,184 + 0,528 = 0,712 ≤ 1,0

Sonuç: Burkulma + eğilme etkileşimi %71,2 ile sağlanıyor. Deprem bölgesinde HEA 200 S355 gibi profillerin süneklik enkesit koşullarını sağlayıp sağlamadığı kontrol edilir; duruma göre HEB 200 veya HEA 240 gibi alternatifler değerlendirilebilir.

Sık Yapılan Hatalar

1. Plaka/flanş kalınlığına göre fy değerinin güncellenmemesi: S355'te 40 < t ≤ 80 mm kalınlıkları için fy = 335 MPa alınmalıdır. HEB 300 flanş kalınlığı 19 mm olduğundan ÇYTHYE uyarınca fy = 355 MPa kullanılır; sınır değerlerin yanlış değerlendirilmesi hesapları etkileyebilir. Çözüm: Her tasarım elemanı için kalınlığa göre ilgili tablodaki fy değerini kontrol edin.

2. γM0'ı brüt kesit için, γM2'yi kaynak ve bulonlar için kullanmayı karıştırmak: Kesit dayanımında γM0 = 1,0; bağlantı ve kaynak hesabında γM2 = 1,25. Bu katsayıların yer değiştirmesi konservatif olmayan tasarım sonuçları doğurur.

3. Darbe tokluğu alt sınıfının göz ardı edilmesi: Soğuk bölge uygulamalarında S355 J0 yerine S355 J2 veya S355 ML gibi sınıfların seçilmemesi, düşük sıcaklıklarda gevrek kırılma riskini artırabilir. İklim koşullarına göre uygun darbe tokluğu alt sınıfının seçilmesi önerilir.

4. S235 ile S355 maliyetini sadece akma dayanımı oranından karşılaştırmak: S355 birim fiyatı S235'ten %5–15 daha yüksek olabilir; ancak daha az malzeme kullanımı nedeniyle taşıma ve montaj avantajı sağlayabilir. Optimizasyon analizinin profil ağırlığını ve birleşim detaylarını birlikte değerlendirmesi önerilir.

5. Isıl genleşmenin sıcaklık farklarında hesaba katılmaması: α = 12 × 10⁻⁶/°C ile ΔT = 40 °C ve L = 50 m yapıda ΔL = 12 × 10⁻⁶ × 40 × 50 000 = 24 mm genleşme olur. Genleşme derzi bırakılmadan tasarım yapılması ciddi eksenel kuvvetlere yol açar.

6. Mill certificate (malzeme belgesi) kontrolünün atlanması: Çelik ürünler için tedarikçinin sağladığı sertifikada fy, fu ve kimyasal bileşim değerlerinin kontrol edilmesi önerilir. İlgili standartlar (ör. EN 1090) kapsamında sertifikasız çeliklerin yapısal amaçlı kullanımı uygun görülmez.

7. S235 ile S355'in aynı WPS ile kaynaklanması: İlgili standartlar ve yönetmelikler kapsamında farklı çelik sınıfları için ayrı kaynak prosedür şartnameleri (WPS) ve kaynakçı sertifikası aranması yaygındır. S355 için karbon eşdeğeri (CE) yüksek olabileceğinden ön ısıtma gerekliliğinin ayrıca değerlendirilmesi önerilir.

Çelik Profil Tablosu Nasıl Okunur?

Bir çelik profil tablosu, malzeme sınıfı ile kesit geometrisini iki ayrı veri katmanı hâlinde sunar. S235–S355 gösterimi çeliğin mekanik sınıfını; IPE 200, HEA 200 veya UPN 200 gibi gösterimler ise profil ailesi ile nominal boyutunu tanımlar. Malzeme özellikleri TS EN 10025 serisinden, profil ölçüleri, birim kütleleri ve kesit özellikleri ise üretici kesit kataloglarından okunur.

Bu ayrım önemlidir: "S355 IPE 200" ifadesindeki S355 malzeme sınıfı, IPE 200 ise kesit tanımıdır. Yalnızca profil adına bakılarak akma dayanımı; yalnızca çelik sınıfına bakılarak kesit alanı, atalet momenti veya birim ağırlık belirlenemez.

Tablo — Çelik profil tablosundaki temel sütunların mühendislik anlamı

Kesit kataloglarında özellikler güçlü ve zayıf eksenler için ayrı verilir. Bu nedenle alt indisler göz ardı edilmemelidir: $I_y$ ile $I_z$ veya $W_{el,y}$ ile $W_{el,z}$ aynı fiziksel özelliğin farklı eksenlerdeki değerleridir. Ayrıca malzeme dayanımı, profilin gerçek başlık kalınlığına karşılık gelen kalınlık aralığından okunur; kalın başlıklı profillerde akma dayanımı nominal sınıf değerinin altına düşebilir.

Aynı Nominal Boyut, Farklı Profil

IPE 200, IPE A 200 ve IPE O 200 aynı aile ve nominal yükseklik çevresinde yer alsa da eşdeğer kesitler değildir. ArcelorMittal kesit kataloğunda standart IPE 200 için birim kütle 22,4 kg/m iken IPE A 200 için 18,4 kg/m, IPE O 200 için 25,1 kg/m verilir.

Tablo — IPE 200 ailesinde adlandırma farkının kesite etkisi

"IPE 200 muadili" biçimindeki genel bir satın alma tanımı bu nedenle yetersiz kalabilir; A, standart veya O serisinin proje belgesinde açıkça belirtilmesi kesit verilerinin karışmasını önler.

Profil Tablosundan Metraj Örneği

Standart IPE 200 profilinin katalog birim kütlesi 22,4 kg/m'dir. Kesim boyu $L$ metre olan tek parçanın teorik kütlesi, katalogdaki metre başına değer kullanılarak şöyle hesaplanır:

$m=22,4L$

Örneğin 6 m uzunluğundaki bir IPE 200 parçası için teorik kütle:

$m=22,4\times 6=134,4\text{kg}$

Sekiz adet 6 m profil için toplam teorik kütle 1.075,2 kg olur. Bu değer katalog geometrisinden türetilen metraj değeridir; bağlantı levhaları, başlık plakaları, bulonlar, kaynak metali ve imalat artıkları ayrıca ele alınır.

Tablo — IPE 200 için örnek profil metrajı

Kesit seçiminde yalnız birim kütlenin düşük olması yeterli değildir. Eğilme için ilgili eksendeki kesit modülü ve atalet momenti; basınç elemanlarında atalet yarıçapı; kesme etkisinde ise kesme alanı ayrıca kontrol edilir.

Profil Çeliği ile Donatı Çeliğini Karıştırmayın

TS 708 kapsamındaki nervürlü donatı çubukları (ör. B420C, B500C) betonarme için üretilir; IPE veya HE gibi sıcak haddelenmiş taşıyıcı profillerle aynı tablo üzerinden seçilmez.

Tablo — Ürün grubuna göre başvurulacak kaynak

Bir malzeme listesindeki "çelik" ifadesi bu nedenle tek başına yeterli tanım değildir. Ürün türü, kesit adı, malzeme sınıfı, boy ve adet bilgilerinin ayrı alanlarda tutulması; donatı çapı ile profil et kalınlığının birbirine karıştırılması riskini azaltır.

Kaynaklar

1. TS EN 10025-2:2019 — Yapısal amaçlı sıcak haddelenmiş çelik ürünler — Bölüm 2: Alaşımsız yapı çeliklerinin teknik koşulları. TSE.
2. TS EN 10025-3 — Normalleştirilmiş/normalleştirme haddelemeli kaynaklı ince taneli yapı çelikleri. TSE.
3. TS EN 10025-4 — Termomekanik haddelemeli ince taneli kaynaklı yapı çelikleri. TSE.
4. TS EN 1993-1-1:2022 — Eurocode 3: Çelik Yapıların Tasarımı — Bölüm 1-1: Genel Kurallar. TSE.
5. TS EN 1993-1-8:2005 — Eurocode 3: Çelik Yapıların Tasarımı — Bölüm 1-8: Birleşimlerin Tasarımı. TSE.
6. TS EN 1090-2 — Çelik ve alüminyum yapı uygulamaları — Bölüm 2: Çelik yapılar için teknik gerekler. TSE.
7. TBDY 2018 — Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, Bölüm 9: Çelik Yapılarda Deprem Tasarımı. T.C. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı.
8. ÇYTHYE 2016 — Çelik Yapıların Tasarım, Hesap ve Yapım Esaslarına Dair Yönetmelik. Resmi Gazete 29732, 7 Mayıs 2016.
9. Güvensoy, S. (2024). Uygulanmış Örneklerle Çelik Yapıların Tasarım ve Kontrol Esasları. İMO İstanbul.
10. Çivi, C. ve Erçay, H. (2020). "S355JR Çeliği Akma ve Kopma Dayanımı Güvenirlik Analizi." Politeknik Dergisi, 23(4): 1177–1182. DOI: 10.2339/politeknik.579488.
11. ArcelorMittal (2026) — Sections and Merchant Bars, V2026-1. sections.arcelormittal.com
12. TS 708 — Betonarme donatı çeliği standardı. TSE.

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.