Çelik Yapı Tasarımı Mühendis Rehberi 2026

Çelik yapı tasarımı, sıcak haddelenmiş profillerin ve bunların birleşimlerinin; eksenel kuvvet, eğilme, kesme, burulma ve ikinci mertebe etkileri altında yük ve dayanım katsayılı tasarım (YDKT/LRFD) yöntemiyle boyutlandırılmasıdır. Türkiye’de ÇYTHYE 2018 (Çelik Yapıların Tasarım, Hesap ve Yapım Esaslarına Dair Yönetmelik) ve TS EN 1993 serisi birlikte kullanılır. Bu rehber; kolon, kiriş, birleşim, deprem ve yangın tasarımını iki tam sayısal worked example üzerinden uçtan uca gösterir, denetçi gözüyle sık yapılan hataları ve Eurocode 3 ile yönetmelik arasındaki Türkiye ulusal ek farklarını özetler.

📋 İçindekiler

1. Giriş: Çelik Yapı Tasarımının Yükselişi
2. Çelik Malzeme Özellikleri
3. ÇYTHYE 2018 Temel Prensipler
4. TS EN 1993-1-1 Genel Kurallar ve Kesit Sınıflandırması
5. Yük Analizi ve Kombinasyonlar
6. Çelik Kolon Tasarımı
7. Çelik Kiriş Tasarımı
8. Birleşim Tasarımı (TS EN 1993-1-8)
9. Worked Example 1: HE300B Kolon Tasarımı
10. Worked Example 2: IPE400 Kiriş Tasarımı
11. Kompozit Döşeme Tasarımı
12. Deprem Tasarımı — TBDY 2018 Bölüm 9
13. Yangın Dayanımı — TS EN 1993-1-2
14. Yazılım Kullanımı (SAP2000, ETABS, IdeSTATIK)
15. ÇYTHYE 2018 vs Eurocode 3 Karşılaştırması
16. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

1. Giriş: Çelik Yapı Tasarımının Yükselişi

Türkiye’de çelik yapı üretimi son on yılda yıllık ortalama %8-12 büyüme kaydetti. 2023 Kahramanmaraş depremi sonrasında hızlı yeniden yapılanma ihtiyacı çelik prefabrik sistemleri öne çıkarırken, endüstri tesisleri, spor salonları, AVM’ler, havalimanı terminalleri ve 2024-2026 döneminde 50+ kat yüksek yapılar çelik karkas çözümleri tercih etmiştir. Betonarme ile karşılaştırıldığında çelik yapının temel avantajları:

• Ağırlık/dayanım oranı: Aynı yük için %40-60 daha hafif üstyapı, temel maliyetinde %20-30 tasarruf
• Hızlı montaj: Saha süresi 1/3’e iner; fabrika üretimi kalite kontrolü artırır
• Sünek davranış: Plastik mafsal kapasitesi yüksek; deprem enerjisini verimli emer
• Uzun açıklıklar: 30-50 m aksta kolonsuz iç hacim
• Geri dönüşüm: %90+ geri kazanılır, karbon ayak izi uzun ömürde avantajlı

Ancak çelik yapının üç kritik risk alanı vardır: (1) stabilite (burkulma, yanal burkulma, yerel burkulma), (2) birleşim (moment aktarımı, kesme-çekme etkileşimi), (3) yangın dayanımı (çeliğin 500°C üzerinde hızla dayanım kaybı). Bu rehber, ÇYTHYE 2018 ve TS EN 1993 çerçevesinde bu üç riski sayısal olarak ele alır.

2. Çelik Malzeme Özellikleri

Kısa yanıt: Türkiye’de yapı çeliği olarak en yaygın kullanılan sınıflar TS EN 10025-2 uyumlu S235, S275, S355 ve S420’dir; 2026 itibarıyla S355JR endüstriyel yapılarda, S275JR konutlarda standarttır.

2.1 Temel mekanik özellikler

Tablo: 2.1 Temel mekanik özellikler özeti.

2.2 TS EN 10025 kalite sınıfları

Her çelik sınıfının arkasında tokluk/darbe dayanımını belirleyen bir harf grubu vardır:

• JR: +20°C’de 27 J çentik darbe enerjisi
• J0: 0°C’de 27 J
• J2: −20°C’de 27 J
• K2: −20°C’de 40 J
• M/ML: Termo-mekanik haddelenmiş (daha ince kalınlıklarda yüksek dayanım)

Soğuk iklim ve dinamik yükte (köprü, endüstriyel taşıyıcı) J2 veya K2 kullanımı zorunludur.

2.3 Tasarım dayanımı

Kısmi malzeme katsayısı $\gamma_{M0} = 1{,}00$ ile:

$$f_{yd} = \frac{f_y}{\gamma_{M0}}$$

Stabilite kontrollerinde $\gamma_{M1} = 1{,}00$, birleşim/çekme kopma kontrollerinde $\gamma_{M2} = 1{,}25$ kullanılır (ÇYTHYE 2018 §5.1.4).

2.4 Malzeme seçim kriterleri

Tablo: 2.4 Malzeme seçim kriterleri özeti.

2.5 Sünek tasarım için malzeme koşulları (ÇYTHYE 2018 §9.1)

Sünek çerçeveler için çelik:

$$\frac{f_u}{f_y} \ge 1{,}10 \quad \text{ve} \quad \varepsilon_u \ge 15\%$$

akma dayanımı üretici beyanını %20’den fazla aşmamalıdır. S355JR bu koşulları sağlar; tekrar tahlili yapılmamış artık profillerin sünek çerçevede kullanımı yasaktır.

3. ÇYTHYE 2018 Temel Prensipler

Kısa yanıt: ÇYTHYE 2018, Türkiye’de tüm çelik yapılar için YDKT (Yük ve Dayanım Katsayılı Tasarım) yöntemini zorunlu kılar; GKT (Güvenlik Katsayılı Tasarım / ASD) sadece ikincil elemanlarda izin verilir.

3.1 Tasarım yöntemleri

Tablo: 3.1 Tasarım yöntemleri özeti.

ÇYTHYE 2018 §4.1: Tüm ana taşıyıcı sistem YDKT ile tasarlanır; GKT çatı aşıkları, cephe elemanları gibi ikincil yapılar için opsiyoneldir.

3.2 Sınır durumlar

• Taşıma gücü sınır durumu (LS1): Akma, kırılma, burkulma, devrilme, yorulma kırılması
• Kullanılabilirlik sınır durumu (LS2): Sehim, titreşim, yer değiştirme, kalıcı şekil değiştirme

3.3 Kısmi katsayılar (ÇYTHYE 2018 §5.1.4)

Tablo: 3.3 Kısmi katsayılar (ÇYTHYE 2018 §5.1.4) özeti.

3.4 Sünek düzeyler (TBDY 2018 Bölüm 9)

Tablo: 3.4 Sünek düzeyler (TBDY 2018 Bölüm 9) özeti.

Süneklik düzeyi seçimi R değeri üzerinden deprem yükünü doğrudan etkiler; yüksek SDY tasarımı %50-60 deprem yükü tasarrufu sağlar ancak birleşim detaylarını sertleştirir.

4. TS EN 1993-1-1 Genel Kurallar ve Kesit Sınıflandırması

Kısa yanıt: Eurocode 3, çelik kesitleri yerel burkulma davranışına göre Sınıf 1 (plastik), Sınıf 2 (kompakt), Sınıf 3 (yarı-kompakt/elastik) ve Sınıf 4 (narin/etkin kesit) olmak üzere dört kategoriye ayırır; kesit sınıfı moment kapasitesini ve plastik analiz izninini belirler.

4.1 Kesit sınıflandırması temel kavramı

Çelik profilin basınç altındaki gövde ve başlık panellerinin genişlik/kalınlık (b/t) oranı yerel burkulmayı belirler. $\varepsilon = \sqrt{235/f_y}$ çarpanı malzeme etkisini katar.

4.2 Sınıf 1 ve 2 eğilme altındaki başlık ve gövde sınırları

Tablo: 4.2 Sınıf 1 ve 2 eğilme altındaki başlık ve gövde sınırları özeti.

S355 için $\varepsilon = \sqrt{235/355} = 0{,}814$; bu nedenle S355 kesitlerinde sınırlar %19 daha katıdır.

4.3 Kesit sınıfına göre dayanım yaklaşımı

Tablo: 4.3 Kesit sınıfına göre dayanım yaklaşımı özeti.

4.4 Kesit dayanımı denklemleri (§6.2)

Çekme:

$$N_{pl,Rd} = \frac{A \cdot f_y}{\gamma_{M0}}, \quad N_{u,Rd} = \frac{0{,}9 \cdot A_{net} \cdot f_u}{\gamma_{M2}}$$

Basınç (burkulma hariç):

$$N_{c,Rd} = \frac{A \cdot f_y}{\gamma_{M0}} \quad \text{(Sınıf 1-3)}$$

Kesme:

$$V_{pl,Rd} = \frac{A_v (f_y / \sqrt{3})}{\gamma_{M0}}$$

burada $A_v$ kesme alanı (I-profilde $A_v = A - 2bt_f + (t_w + 2r)t_f$).

Eğilme:

$$M_{pl,Rd} = \frac{W_{pl} \cdot f_y}{\gamma_{M0}}$$

4.5 N-M etkileşimi (§6.2.9)

Tek eksenli eğilme + eksenel yük:

$$M_{N,Rd} = M_{pl,Rd} \cdot \frac{1 - n}{1 - 0{,}5 a}$$

$n = N_{Ed}/N_{pl,Rd}$, $a = \min(A_w/A; 0{,}5)$. I-profillerde tipik $a \approx 0{,}3-0{,}4$ aralığındadır. $n \le 0{,}25$ ve $N_{Ed} \le 0{,}5 A_w f_y / \gamma_{M0}$ durumunda M-N etkileşimi ihmal edilebilir.

5. Yük Analizi ve Kombinasyonlar

Kısa yanıt: Çelik yapıda da TS 498 + TBDY 2018 kombinasyonları geçerlidir; karakteristik farklar rüzgâr hassasiyeti ve ikinci mertebe (P-Δ) etkilerinin zorunlu kontrolüdür.

5.1 Yük türleri

Tablo: 5.1 Yük türleri özeti.

5.2 Temel kombinasyonlar (YDKT)

Tablo: 5.2 Temel kombinasyonlar (YDKT) özeti.

5.3 İkinci mertebe (P-Δ) etkileri (§5.2)

Yapının ötelenmesi büyükse ek momentler oluşur. Eurocode 3 bunu amplifikasyon çarpanı:

$$\alpha_{cr} = \frac{V_{cr}}{V_{Ed}}$$

$\alpha_{cr} \ge 10$ → Birinci mertebe yeterli (rijit yapı). $3 \le \alpha_{cr} < 10$ → Amplifikasyon: $\alpha_{cr}/(\alpha_{cr}-1)$ ile momentler büyütülür. $\alpha_{cr} < 3$ → Sonlu eleman ikinci mertebe analizi zorunlu.

Çelik çerçeveler rijitlik açısından betonarmeden düşük olduğu için $\alpha_{cr}$ kontrolü hemen her zaman gereklidir.

5.4 Tributari alan ve kolon yük aktarımı

$$A_{\text{trib}} = \frac{L_1 + L_2}{2} \cdot \frac{L_3 + L_4}{2}$$

Çelik yapılarda genelde kiriş aksiyonu daha baskın olduğu için tributari alanı kiriş-aks planlaması belirler. Tipik 6×6 m akstaki iç kolonun $A_t \approx 36$ m² değerindedir.

5.5 Deprem analizi yöntem seçimi (TBDY 2018 Tablo 4.1)

Tablo: 5.5 Deprem analizi yöntem seçimi (TBDY 2018 Tablo 4.1) özeti.

6. Çelik Kolon Tasarımı

Kısa yanıt: Çelik kolon, eksenel basınca akma + burkulma ikili kontrolü ile; eksenel + eğilme kombinasyonuna ise N-M etkileşim denklemleri ile boyutlandırılır; kritik kriter burkulma narinliğidir ($\bar{\lambda}$).

6.1 Akma dayanımı (§6.2.4)

$$N_{c,Rd} = \frac{A \cdot f_y}{\gamma_{M0}}$$

Bu üst sınır, kısa kolonlar (burkulma etkisiz) için geçerlidir.

6.2 Burkulma dayanımı (§6.3.1)

Flambaj narinliği:

$$\bar{\lambda} = \sqrt{\frac{A \cdot f_y}{N_{cr}}} = \frac{L_{cr}}{i} \cdot \frac{1}{\lambda_1}$$

burada $\lambda_1 = \pi \sqrt{E/f_y} = 93{,}9 \varepsilon$.

Kritik Euler yükü:

$$N_{cr} = \frac{\pi^2 E I}{L_{cr}^2}$$

Etkin boy çarpanı $k$: iki ucu mafsallı için $k=1$; bir ucu ankastre, diğeri mafsal için $k=0{,}7$; konsol için $k=2$.

6.3 Burkulma katsayısı $\chi$

$$\chi = \frac{1}{\Phi + \sqrt{\Phi^2 - \bar{\lambda}^2}} \le 1{,}0$$ $$\Phi = 0{,}5 \left[1 + \alpha(\bar{\lambda} - 0{,}2) + \bar{\lambda}^2\right]$$

$\alpha$ kusurluluk çarpanı, profil tipi ve burkulma eksenine göre a0, a, b, c, d eğrilerinden okunur.

6.4 EC3 Tablo 6.1 — Burkulma eğrisi seçimi

Tablo: 6.4 EC3 Tablo 6.1 — Burkulma eğrisi seçimi özeti.

Kusurluluk çarpanları:

Tablo: 6.4 EC3 Tablo 6.1 — Burkulma eğrisi seçimi özeti.

6.5 Basınç dayanımı

$$N_{b,Rd} = \frac{\chi \cdot A \cdot f_y}{\gamma_{M1}}$$

6.6 N-M etkileşimi (§6.3.3)

Kolon basınç + çift eksenli eğilme için:

$$\frac{N_{Ed}}{\chi_y N_{Rk}/\gamma_{M1}} + k_{yy} \frac{M_{y,Ed}}{\chi_{LT} M_{y,Rk}/\gamma_{M1}} + k_{yz} \frac{M_{z,Ed}}{M_{z,Rk}/\gamma_{M1}} \le 1{,}0$$ $$\frac{N_{Ed}}{\chi_z N_{Rk}/\gamma_{M1}} + k_{zy} \frac{M_{y,Ed}}{\chi_{LT} M_{y,Rk}/\gamma_{M1}} + k_{zz} \frac{M_{z,Ed}}{M_{z,Rk}/\gamma_{M1}} \le 1{,}0$$

$k_{ij}$ etkileşim çarpanları Eurocode 3 Ek-A (“Method 1”) veya Ek-B (“Method 2”) üzerinden hesaplanır.

6.7 Yerel burkulma kontrolü

Sınıf 4 kesitlerde etkin alan $A_{eff}$ kullanılır:

$$N_{b,Rd} = \frac{\chi \cdot A_{eff} \cdot f_y}{\gamma_{M1}}$$

HEB ve IPE profilleri çoğunlukla Sınıf 1-2 kapsamına girer; ince cidarlı soğuk şekillendirilmişler Sınıf 4 olabilir.

flowchart LR
  A[Yuk cikarimi] --> B[Kombinasyonlar YDKT]
  B --> C[Kesit sinifi 1-4]
  C --> D[Kesit dayanimi N-M-V]
  D --> E[Stabilite chi chi_LT]
  E --> F[Birlesim tasarimi]
  F --> G[Deprem kontrolu]
  G --> H[Yangin dayanimi]
  H --> I{Tum kontroller OK?}
  I -- Hayir --> C
  I -- Evet --> J[Tasarim tamamlandi]

7. Çelik Kiriş Tasarımı

Kısa yanıt: Çelik kiriş; eğilme moment kapasitesi, kesme kapasitesi ve yanal burkulma (LTB) olmak üzere üç ayrı sınır durum üzerinden boyutlandırılır; yanal destekli kısa kirişlerde $\chi_{LT} = 1$ alınır ama çoğu endüstriyel kiriş aşıksız uzun açıklıklar içerir.

7.1 Eğilme moment kapasitesi (§6.2.5)

Sınıf 1 ve 2 için plastik moment:

$$M_{pl,Rd} = \frac{W_{pl} \cdot f_y}{\gamma_{M0}}$$

Sınıf 3 için elastik moment:

$$M_{el,Rd} = \frac{W_{el} \cdot f_y}{\gamma_{M0}}$$

Sınıf 4 için etkin moment ($W_{eff}$).

7.2 Kesme kapasitesi (§6.2.6)

$$V_{pl,Rd} = \frac{A_v \cdot (f_y / \sqrt{3})}{\gamma_{M0}}$$

Kesme + eğilme etkileşimi: $V_{Ed} > 0{,}5 V_{pl,Rd}$ ise eğilme kapasitesi azaltılır:

$$M_{V,Rd} = \left[W_{pl} - \frac{\rho \cdot A_w^2}{4 t_w}\right] \frac{f_y}{\gamma_{M0}}, \quad \rho = \left(\frac{2 V_{Ed}}{V_{pl,Rd}} - 1\right)^2$$

7.3 Yanal burkulma — Lateral-Torsional Buckling (LTB) (§6.3.2)

Kiriş üst başlığının basınç altında yanal deplasman yapması + burulma, “yanal burkulma” moduna yol açar. LTB momenti:

$$M_{cr} = C_1 \frac{\pi^2 E I_z}{L^2} \sqrt{\frac{I_w}{I_z} + \frac{L^2 G I_T}{\pi^2 E I_z}}$$

burada:

• $C_1$: moment dağılımı çarpanı (tek tip moment için 1, yamuk moment için 1,13-1,88)
• $I_z$: z ekseni atalet momenti
• $I_w$: burkulma atalet momenti (warping constant)
• $I_T$: St. Venant burulma atalet momenti
• $L$: yanal desteksiz boy

7.4 LTB narinliği ve $\chi_{LT}$

$$\bar{\lambda}_{LT} = \sqrt{\frac{W_y \cdot f_y}{M_{cr}}}$$ $$\chi_{LT} = \frac{1}{\Phi_{LT} + \sqrt{\Phi_{LT}^2 - \bar{\lambda}_{LT}^2}} \le 1{,}0$$ $$\Phi_{LT} = 0{,}5 \left[1 + \alpha_{LT}(\bar{\lambda}_{LT} - 0{,}2) + \bar{\lambda}_{LT}^2\right]$$

I-profillerde $\alpha_{LT}$: $h/b \le 2$ için eğri b (0,34); $h/b > 2$ için eğri c (0,49).

7.5 LTB-kapasiteli eğilme dayanımı

$$M_{b,Rd} = \chi_{LT} \cdot \frac{W_y \cdot f_y}{\gamma_{M1}}$$

$\bar{\lambda}_{LT} \le 0{,}4$ ise $\chi_{LT} = 1$ alınır ve LTB kontrolü atlanır. Bu durum tipik olarak L ≤ 2,5 m yanal desteksiz kirişlerde görülür.

7.6 Sehim kontrolü (LS2)

Endüstriyel yapılar için tipik sehim sınırları:

Tablo: 7.6 Sehim kontrolü (LS2) özeti.

Sehim formülü (düzgün yayılı yük altında basit mesnet):

$$\delta = \frac{5 w L^4}{384 E I}$$

7.7 Yanal destek stratejisi

LTB’yi önlemek için kiriş üst başlığı sürekli veya noktasal olarak desteklenir:

• Kompozit döşeme: Beton sac ile üst başlık sürekli desteklenir → $\chi_{LT} = 1$
• Çapraz destek: Her 2-3 m’de küçük profil bağlantı
• Tel örgü çapraz: Hafif çatılarda Ø20 çekme çubuğu
• Trapezoid sac: Sac dalgasının kirişe vidalanmasıyla destek

8. Birleşim Tasarımı (TS EN 1993-1-8)

Kısa yanıt: Birleşimler; moment aktaran (rijit), basit (mafsallı) ve yarı-rijit olmak üzere üç kategoriye ayrılır; tasarım karar ağacı önce moment-dönme eğrisinin sınıflandırmasıyla başlar, sonra dayanım kontrolü yapılır.

8.1 Bulonlu birleşim (§3)

Bulon sınıfları ve dayanımı:

Tablo: 8.1 Bulonlu birleşim (§3) özeti.

Kesme dayanımı (tek kayma düzlemi):

$$F_{v,Rd} = \frac{\alpha_v \cdot f_{ub} \cdot A}{\gamma_{M2}}$$

$\alpha_v = 0{,}6$ (4.6, 5.6, 6.8, 8.8 için); $\alpha_v = 0{,}5$ (10.9 için). $A$ diş üstü alan $A_s$ alınır.

Çekme dayanımı:

$$F_{t,Rd} = \frac{0{,}9 \cdot f_{ub} \cdot A_s}{\gamma_{M2}}$$

Delik önünde yatak (bearing) dayanımı:

$$F_{b,Rd} = \frac{k_1 \cdot \alpha_b \cdot f_u \cdot d \cdot t}{\gamma_{M2}}$$

$\alpha_b = \min(\alpha_d; f_{ub}/f_u; 1{,}0)$, $\alpha_d = e_1/3d_0$ (uç bulon) veya $p_1/3d_0 - 0{,}25$ (iç bulon).

Kesme + çekme etkileşimi:

$$\frac{F_{v,Ed}}{F_{v,Rd}} + \frac{F_{t,Ed}}{1{,}4 F_{t,Rd}} \le 1{,}0$$

Basınç bloku (block shear) — çekmede plaka yırtılması:

$$V_{eff,1,Rd} = \frac{f_u \cdot A_{nt}}{\gamma_{M2}} + \frac{f_y \cdot A_{nv}}{\sqrt{3} \gamma_{M0}}$$

8.2 Kaynaklı birleşim (§4)

Köşe kaynak (fillet weld) dayanımı:

$$F_{w,Rd} = f_{vw,d} \cdot a, \quad f_{vw,d} = \frac{f_u / \sqrt{3}}{\beta_w \cdot \gamma_{M2}}$$

burada $a$ etkin kalınlık (kaynak boğaz kalınlığı), $\beta_w$ korelasyon çarpanı:

Tablo: 8.2 Kaynaklı birleşim (§4) özeti.

Küt kaynak (butt weld): Tam nüfuz edilmiş küt kaynakta ek kontrol gerekmez, ana metal dayanımı geçerlidir.

8.3 Birleşim kategorileri

Tablo: 8.3 Birleşim kategorileri özeti.

8.4 Moment aktaran birleşim (§6)

Rijit birleşim koşulu:

$$S_{j,ini} \ge \frac{25 E I_b}{L_b}$$

burada $S_{j,ini}$ birleşim başlangıç dönme rijitliği, $I_b$ kiriş ataleti, $L_b$ kiriş boyu.

Basit birleşim koşulu: $S_{j,ini} \le 0{,}5 E I_b / L_b$.

Yarı-rijit birleşim: İkisinin arası; T-stub bileşen yöntemi ile moment-dönme eğrisi hesaplanır.

8.5 Bileşen yöntemi (§6.2)

Birleşim bileşenlere ayrılır:

1. Kolon başlığının eğilmeli gerilimi
2. Kolon gövdesinin çekmede kesme alanı
3. Kolon gövdesinin basınçta burkulması
4. Kiriş başlığının + gövdesinin çekmede kopması
5. Son plakanın eğilme moment kapasitesi
6. Kaynağın dayanımı
7. Bulonun çekme / kesme dayanımı

En zayıf bileşen birleşimin dayanımını belirler.

9. Worked Example 1: HE300B Kolon Tasarımı (5 Katlı Endüstriyel Bina)

Senaryo. 5 katlı endüstriyel üretim binası, 8×8 m aks sistemi, zemin kat dış aks kolonu, çelik moment aktaran çerçeve. Malzeme S355JR, kat yüksekliği $h = 4{,}0$ m, net kolon yüksekliği $L_{cr} = 3{,}6$ m. Deprem bölgesi DTS 2, zemin Z2.

9.1 Yük çıkarımı

Tributari alan $A_t = 64$ m² (8×8 aks, iç kolona yakın kenar).

Tablo: 9.1 Yük çıkarımı özeti.

Eksenel kuvvet (1,4G + 1,6Q kombinasyonu):

$$N_{Ed,gravite} = (1{,}4 \cdot 5{,}5 + 1{,}6 \cdot 5{,}0) \cdot 64 \cdot 4 + 4 \cdot 1{,}4 \cdot 5 = 4 \cdot 64 \cdot 15{,}7 + 28 = 4043 \ \text{kN}$$

Yaklaşım: 5 katın tam yükü alt zemin kat kolonuna düşer; üstteki 1 katlık yük hafif.

Pratikte bu değer azaltılır (hareketli yük azaltma faktörü TS 498); gerçekçi tasarım yükü:

$$N_{Ed} \approx 3250 \ \text{kN}$$

Deprem kombinasyonundan gelen moment:

$$M_{y,Ed} = 420 \ \text{kNm}, \quad M_{z,Ed} = 85 \ \text{kNm}$$

9.2 Kesit özellikleri (HE300B, S355)

Tablo: 9.2 Kesit özellikleri (HE300B, S355) özeti.

9.3 Kesit sınıfı kontrolü

$$\varepsilon = \sqrt{235/355} = 0{,}814$$

Başlık (açık kenar): $c/t_f = (300 - 11 - 2 \cdot 27)/2 / 19 = 117{,}5/19 = 6{,}18$. Sınır Sınıf 1: $9\varepsilon = 7{,}33$. Kontrol: $6{,}18 \le 7{,}33$ → Sınıf 1.

Gövde (basınç altında): $c/t_w = (300 - 2 \cdot 19 - 2 \cdot 27)/11 = 208/11 = 18{,}9$. Sınır Sınıf 1: $33\varepsilon = 26{,}9$. Kontrol: $18{,}9 \le 26{,}9$ → Sınıf 1.

HE300B S355 için Sınıf 1 → Plastik kapasite kullanılabilir.

9.4 Basınç + burkulma kontrolü

Akma kapasitesi:

$$N_{pl,Rd} = \frac{14\,910 \cdot 355}{1{,}0} = 5\,293 \ \text{kN}$$

y-y ekseni burkulma (güçlü eksen):

$$\bar{\lambda}_y = \frac{L_{cr,y}}{i_y \cdot \lambda_1} = \frac{3600}{130 \cdot 93{,}9 \cdot 0{,}814} = \frac{3600}{9939} = 0{,}362$$

EC3 Tablo 6.1: HE300B, h/b = 1,0 ≤ 1,2, y-y ekseni, $t_f = 19$ mm ≤ 40 mm → eğri b, $\alpha = 0{,}34$.

$$\Phi_y = 0{,}5[1 + 0{,}34(0{,}362 - 0{,}2) + 0{,}362^2] = 0{,}5[1 + 0{,}0551 + 0{,}131] = 0{,}593$$ $$\chi_y = \frac{1}{0{,}593 + \sqrt{0{,}593^2 - 0{,}362^2}} = \frac{1}{0{,}593 + 0{,}470} = 0{,}941$$

z-z ekseni burkulma (zayıf eksen):

$$\bar{\lambda}_z = \frac{3600}{75{,}8 \cdot 93{,}9 \cdot 0{,}814} = \frac{3600}{5794} = 0{,}621$$

EC3 Tablo 6.1: h/b ≤ 1,2, z-z ekseni → eğri c, $\alpha = 0{,}49$.

$$\Phi_z = 0{,}5[1 + 0{,}49(0{,}621 - 0{,}2) + 0{,}621^2] = 0{,}5[1 + 0{,}206 + 0{,}386] = 0{,}796$$ $$\chi_z = \frac{1}{0{,}796 + \sqrt{0{,}796^2 - 0{,}621^2}} = \frac{1}{0{,}796 + 0{,}500} = 0{,}772$$

Basınç burkulma kapasitesi:

$$N_{b,Rd,z} = \chi_z \cdot N_{pl,Rd} = 0{,}772 \cdot 5293 = 4086 \ \text{kN}$$

Zayıf eksen belirleyicidir. $N_{Ed} = 3250 < 4086 \ \text{kN}$ → Akma + burkulma güvenli.

9.5 N-M etkileşim kontrolü

Plastik moment kapasiteleri:

$$M_{pl,Rd,y} = \frac{1868 \cdot 10^3 \cdot 355}{1{,}0 \cdot 10^6} = 663 \ \text{kNm}$$ $$M_{pl,Rd,z} = \frac{870{,}1 \cdot 10^3 \cdot 355}{1{,}0 \cdot 10^6} = 309 \ \text{kNm}$$

Etkileşim çarpanları (Method 2 — Ek B, sabit moment varsayımı, $C_{my} = C_{mz} = 0{,}9$):

$n_y = N_{Ed}/(\chi_y N_{pl,Rd}/\gamma_{M1}) = 3250/4980 = 0{,}653$ $n_z = N_{Ed}/(\chi_z N_{pl,Rd}/\gamma_{M1}) = 3250/4086 = 0{,}795$

$$k_{yy} = C_{my}[1 + (\bar{\lambda}_y - 0{,}2) n_y] = 0{,}9 \cdot [1 + 0{,}162 \cdot 0{,}653] = 0{,}995$$ $$k_{zz} = C_{mz}[1 + (2\bar{\lambda}_z - 0{,}6) n_z] = 0{,}9 \cdot [1 + 0{,}642 \cdot 0{,}795] = 1{,}359$$

$k_{yz} = 0{,}6 k_{zz} = 0{,}816$, $k_{zy} = 0{,}6 k_{yy} = 0{,}597$.

LTB’nin kolonda kritik olmadığı varsayılırsa $\chi_{LT} = 1$ (kolon gövdesi kompozit döşemeye bağlı üst başlık yanal desteklendiği için):

Birinci etkileşim denklemi:

$$\frac{3250}{4980} + 0{,}995 \cdot \frac{420}{663} + 0{,}816 \cdot \frac{85}{309} = 0{,}653 + 0{,}630 + 0{,}225 = 1{,}508 > 1{,}0 \ \times$$

İlk iterasyon yetersiz. Moment yükü yüksek; kesit artırılmalı.

9.6 Kesit revizyonu: HE320B deneme

HE320B özellikleri:

Tablo: 9.6 Kesit revizyonu: HE320B deneme özeti.

$N_{pl,Rd} = 16130 \cdot 355 = 5726$ kN $M_{pl,Rd,y} = 2149 \cdot 355 / 1000 = 763$ kNm $M_{pl,Rd,z} = 939 \cdot 355 / 1000 = 333$ kNm

Narinlikler: $\bar{\lambda}_y = 3600/(139 \cdot 76{,}4) = 0{,}339$ $\bar{\lambda}_z = 3600/(76{,}3 \cdot 76{,}4) = 0{,}618$

$\chi_y \approx 0{,}949$, $\chi_z \approx 0{,}774$.

$n_y = 3250/(0{,}949 \cdot 5726) = 0{,}598$ $n_z = 3250/(0{,}774 \cdot 5726) = 0{,}733$

$k_{yy} = 0{,}9 \cdot [1 + 0{,}139 \cdot 0{,}598] = 0{,}975$ $k_{zz} = 0{,}9 \cdot [1 + 0{,}636 \cdot 0{,}733] = 1{,}319$ $k_{yz} = 0{,}6 \cdot 1{,}319 = 0{,}791$

Birinci denklem:

$$0{,}598 + 0{,}975 \cdot \frac{420}{763} + 0{,}791 \cdot \frac{85}{333} = 0{,}598 + 0{,}537 + 0{,}202 = 1{,}337 > 1{,}0 \ \times$$

Hâlâ yetersiz. Daha büyük kesit gerek.

9.7 Kesit revizyonu: HE340B

HE340B özellikleri:

Tablo: 9.7 Kesit revizyonu: HE340B özeti.

$N_{pl,Rd} = 6067$ kN, $M_{pl,Rd,y} = 855$ kNm, $M_{pl,Rd,z} = 350$ kNm.

$\bar{\lambda}_y = 3600/(146 \cdot 76{,}4) = 0{,}323$ $\bar{\lambda}_z = 3600/(75{,}8 \cdot 76{,}4) = 0{,}621$

$\chi_y \approx 0{,}953$, $\chi_z \approx 0{,}772$.

$n_y = 3250/(0{,}953 \cdot 6067) = 0{,}562$ $n_z = 3250/(0{,}772 \cdot 6067) = 0{,}694$

$k_{yy} = 0{,}9 \cdot [1 + 0{,}123 \cdot 0{,}562] = 0{,}962$ $k_{zz} = 0{,}9 \cdot [1 + 0{,}642 \cdot 0{,}694] = 1{,}301$ $k_{yz} = 0{,}6 \cdot 1{,}301 = 0{,}781$

$$0{,}562 + 0{,}962 \cdot \frac{420}{855} + 0{,}781 \cdot \frac{85}{350} = 0{,}562 + 0{,}473 + 0{,}190 = 1{,}225 > 1{,}0 \ \times$$

Hâlâ yetersiz. Derin kesit veya çift kesit gerekiyor.

9.8 Kesit revizyonu: HE360B

HE360B özellikleri:

Tablo: 9.8 Kesit revizyonu: HE360B özeti.

$N_{pl,Rd} = 6411$ kN, $M_{pl,Rd,y} = 952$ kNm, $M_{pl,Rd,z} = 366$ kNm.

$\bar{\lambda}_y = 3600/(152 \cdot 76{,}4) = 0{,}310$ $\bar{\lambda}_z = 3600/(75{,}5 \cdot 76{,}4) = 0{,}624$

$\chi_y \approx 0{,}957$, $\chi_z \approx 0{,}771$.

$n_y = 3250/6134 = 0{,}530$ $n_z = 3250/4944 = 0{,}657$

$k_{yy} = 0{,}9[1 + 0{,}110 \cdot 0{,}530] = 0{,}952$ $k_{zz} = 0{,}9[1 + 0{,}648 \cdot 0{,}657] = 1{,}283$ $k_{yz} = 0{,}770$

$$\frac{3250}{6134} + 0{,}952 \cdot \frac{420}{952} + 0{,}770 \cdot \frac{85}{366}$$ $$= 0{,}530 + 0{,}420 + 0{,}179 = 1{,}129 > 1{,}0 \ \times$$

Hâlâ limitin üstünde. Bu bize senaryodaki moment değerlerinin gerçekçi bir zemin kat kolonu için yüksek olduğunu gösteriyor ve / veya S355 yerine S460 kullanılması veya çaprazlı sistem eklenmesi gerekiyor.

9.9 Alternatif: S460M malzeme ile HE340B

S460 ile HE340B tekrar kontrol:

$N_{pl,Rd} = 17090 \cdot 460 / 1000 = 7861$ kN $M_{pl,Rd,y} = 2408 \cdot 460 / 1000 = 1108$ kNm $M_{pl,Rd,z} = 986 \cdot 460 / 1000 = 453$ kNm

$\varepsilon = \sqrt{235/460} = 0{,}715$ $\lambda_1 = 93{,}9 \cdot 0{,}715 = 67{,}1$

$\bar{\lambda}_y = 3600/(146 \cdot 67{,}1) = 0{,}367$ $\bar{\lambda}_z = 3600/(75{,}8 \cdot 67{,}1) = 0{,}708$

S460 için eğri a (y-y) → $\alpha = 0{,}21$; eğri b (z-z) → $\alpha = 0{,}34$.

$\Phi_y = 0{,}5[1 + 0{,}21(0{,}167) + 0{,}135] = 0{,}585$ $\chi_y = 1/(0{,}585 + \sqrt{0{,}342 - 0{,}135}) = 1/1{,}040 = 0{,}962$

$\Phi_z = 0{,}5[1 + 0{,}34(0{,}508) + 0{,}501] = 0{,}837$ $\chi_z = 1/(0{,}837 + \sqrt{0{,}701 - 0{,}501}) = 1/1{,}284 = 0{,}779$

$n_y = 3250/(0{,}962 \cdot 7861) = 0{,}430$ $n_z = 3250/(0{,}779 \cdot 7861) = 0{,}531$

$k_{yy} = 0{,}9[1 + 0{,}167 \cdot 0{,}430] = 0{,}965$ $k_{zz} = 0{,}9[1 + 0{,}816 \cdot 0{,}531] = 1{,}290$ $k_{yz} = 0{,}774$

$$0{,}430 + 0{,}965 \cdot \frac{420}{1108} + 0{,}774 \cdot \frac{85}{453}$$ $$= 0{,}430 + 0{,}366 + 0{,}145 = 0{,}941 \le 1{,}0 \ \checkmark$$

S460M + HE340B çözümü geçer. Alternatif olarak çelik kalitesi S355 kalmak şartıyla çaprazlı çerçeve eklenerek moment değeri %30 azaltılırsa HE300B de yeterli hale gelebilir.

9.10 Birleşim detayı özeti

Kolon-kiriş birleşimi moment aktaran uçlu plaka (extended end-plate) tipi:

• Kolon başlık kaynağı: 10 mm köşe kaynak, her iki taraf
• Uç plaka: 25 mm kalınlık, 500×250 mm
• Bulonlar: 8 adet M24 10.9 (4 üst sıra, 4 alt sıra)
• Kiriş-uç plaka kaynağı: Tam nüfuzlu küt kaynak başlık, 8 mm köşe kaynak gövde

Birleşim momenti kapasitesi yaklaşık 450 kNm; tasarım momenti 420 kNm → güvenli.

9.11 Özet tablo

Tablo: 9.11 Özet tablo özeti.

Kesit: HE340B, S460M. Üç deneme sonunda uygun çözüm elde edildi; bu döngü çelik tasarımın karakteristik özelliğidir.

10. Worked Example 2: IPE400 Kiriş Tasarımı (Endüstriyel Çatı Aşığı)

Senaryo. 10 m açıklıklı basit mesnetli IPE400 aşık, S275JR, çatı sacı trapezoid yanal destek 2,0 m aralık, ofis kat hareketli yük + çatı kaplama.

10.1 Yük çıkarımı

Aşık aralığı 3,5 m; tributari:

Tablo: 10.1 Yük çıkarımı özeti.

YDKT düşey yük kombinasyonu (1,4G + 1,6Q + 1,6K):

$$w_{Ed} = (1{,}4 \cdot 0{,}85 + 1{,}6 \cdot 0{,}75 + 1{,}6 \cdot 1{,}5) \cdot 3{,}5 + 1{,}4 \cdot 0{,}66$$ $$w_{Ed} = (1{,}19 + 1{,}20 + 2{,}40) \cdot 3{,}5 + 0{,}924 = 4{,}79 \cdot 3{,}5 + 0{,}924 = 17{,}69 \ \text{kN/m}$$

10.2 İç kuvvetler

$$M_{Ed} = \frac{w_{Ed} \cdot L^2}{8} = \frac{17{,}69 \cdot 10^2}{8} = 221 \ \text{kNm}$$ $$V_{Ed} = \frac{w_{Ed} \cdot L}{2} = \frac{17{,}69 \cdot 10}{2} = 88{,}4 \ \text{kN}$$

10.3 Kesit özellikleri (IPE400, S275)

Tablo: 10.3 Kesit özellikleri (IPE400, S275) özeti.

10.4 Kesit sınıfı kontrolü

$$\varepsilon = \sqrt{235/275} = 0{,}924$$

Başlık: $c/t_f = (180 - 8{,}6 - 2 \cdot 21)/2 / 13{,}5 = 64{,}7/13{,}5 = 4{,}79 \le 9\varepsilon = 8{,}31$ → Sınıf 1.

Gövde eğilme altında: $c/t_w = (400 - 2 \cdot 13{,}5 - 2 \cdot 21)/8{,}6 = 331/8{,}6 = 38{,}5$. Sınır Sınıf 1: $72\varepsilon = 66{,}5$ → Sınıf 1.

10.5 Moment kapasitesi (LTB yoksa)

$$M_{pl,Rd} = \frac{W_{pl,y} \cdot f_y}{\gamma_{M0}} = \frac{1307 \cdot 10^3 \cdot 275}{1{,}0 \cdot 10^6} = 359 \ \text{kNm}$$

10.6 Kesme kontrolü

$A_v = A - 2bt_f + (t_w + 2r)t_f = 8446 - 2 \cdot 180 \cdot 13{,}5 + (8{,}6 + 2 \cdot 21) \cdot 13{,}5 = 8446 - 4860 + 683 = 4269$ mm²

$$V_{pl,Rd} = \frac{4269 \cdot (275/\sqrt{3})}{1{,}0 \cdot 1000} = 678 \ \text{kN}$$

$V_{Ed} = 88{,}4 < 0{,}5 V_{pl,Rd} = 339$ kN → kesme kontrolü zayıf, eğilme kapasitesi azalmaz.

10.7 LTB kontrolü

Yanal desteksiz boy $L_{cr,LT} = 2{,}0$ m (çatı sacı vidalama aralığı).

Kritik LTB momenti ($C_1 = 1{,}13$ düzgün yayılı yük için):

$$M_{cr} = C_1 \frac{\pi^2 E I_z}{L^2} \sqrt{\frac{I_w}{I_z} + \frac{L^2 G I_T}{\pi^2 E I_z}}$$

Hesap aşamaları:

$\pi^2 E I_z = \pi^2 \cdot 210000 \cdot 13{,}18 \cdot 10^6 = 2{,}731 \cdot 10^{13}$ Nmm² $L^2 = (2000)^2 = 4 \cdot 10^6$ mm² $\pi^2 E I_z / L^2 = 6{,}828 \cdot 10^6$ N

$I_w/I_z = 490 \cdot 10^9 / (13{,}18 \cdot 10^6) = 37180$ mm² $L^2 G I_T / (\pi^2 E I_z) = 4 \cdot 10^6 \cdot 81000 \cdot 51{,}1 \cdot 10^4 / (2{,}731 \cdot 10^{13}) = 6062$ mm²

Kare kök içindeki terim: $\sqrt{37180 + 6062} = \sqrt{43242} = 208$ mm

$$M_{cr} = 1{,}13 \cdot 6{,}828 \cdot 10^6 \cdot 208 = 1{,}605 \cdot 10^9 \ \text{Nmm} = 1605 \ \text{kNm}$$

Narinlik:

$$\bar{\lambda}_{LT} = \sqrt{\frac{W_{pl,y} \cdot f_y}{M_{cr}}} = \sqrt{\frac{1307 \cdot 10^3 \cdot 275}{1{,}605 \cdot 10^9}} = \sqrt{0{,}224} = 0{,}473$$

$\bar{\lambda}_{LT} > 0{,}4$ olduğu için LTB kontrolü yapılmalı. IPE400, $h/b = 400/180 = 2{,}22 > 2$ → eğri c, $\alpha_{LT} = 0{,}49$.

$$\Phi_{LT} = 0{,}5[1 + 0{,}49(0{,}473 - 0{,}2) + 0{,}473^2] = 0{,}5[1 + 0{,}134 + 0{,}224] = 0{,}679$$ $$\chi_{LT} = \frac{1}{0{,}679 + \sqrt{0{,}679^2 - 0{,}473^2}} = \frac{1}{0{,}679 + 0{,}487} = 0{,}857$$

LTB’li moment kapasitesi:

$$M_{b,Rd} = \chi_{LT} \cdot \frac{W_{pl,y} \cdot f_y}{\gamma_{M1}} = 0{,}857 \cdot 359 = 308 \ \text{kNm}$$

Kontrol:

$$\frac{M_{Ed}}{M_{b,Rd}} = \frac{221}{308} = 0{,}718 \le 1{,}0 \ \checkmark$$

LTB güvenli.

10.8 Sehim kontrolü (LS2)

Karakteristik yük kombinasyonu (G + Q + 0,5K):

$$w_{char} = (0{,}85 + 0{,}75 + 0{,}5 \cdot 1{,}5) \cdot 3{,}5 + 0{,}66 = 8{,}225 + 0{,}66 = 8{,}89 \ \text{kN/m}$$ $$\delta = \frac{5 \cdot 8{,}89 \cdot 10^4 \cdot 10^{12}}{384 \cdot 210000 \cdot 231{,}3 \cdot 10^6} = \frac{4{,}445 \cdot 10^{17}}{1{,}866 \cdot 10^{16}} = 23{,}8 \ \text{mm}$$

Sehim sınırı (çatı aşığı) $L/200 = 10000/200 = 50$ mm → $\delta = 23{,}8 \le 50$ ✓

Vibrasyon hassas uygulamada $L/300 = 33{,}3$ mm olurdu; o zaman bile sağlar.

10.9 Özet tablo

Tablo: 10.9 Özet tablo özeti.

Seçim: IPE400, S275JR, yanal destek 2 m. Sehim ve LTB ile birlikte tüm kontroller geçer.

11. Kompozit Döşeme Tasarımı

Kısa yanıt: Kompozit döşeme, trapezoid çelik sac + üstüne dökülmüş beton + alt çelik kiriş arasındaki kesme bağlantıları (stud) ile çalışır; beton basınca, çelik çekmeye çalışır, etkin genişlik yük katsayısıyla belirlenir.

11.1 Temel çalışma prensibi

Çelik kiriş üst başlığına kaynakla bağlanan headed stud bağlantıları, beton döşeme ile kirişin birlikte çalışmasını sağlar. Kesitin tarafsız ekseni genellikle beton içinde olduğundan:

• Beton: Basınç altında
• Çelik kiriş: Çekme altında
• Sac: Kalıp görevi + hafif çekme

11.2 Kesme bağlantısı dayanımı (TS EN 1994-1-1)

Headed stud bağlantısı dayanımı:

$$P_{Rd} = \min\left(\frac{0{,}8 f_u \pi d^2 / 4}{\gamma_V}, \frac{0{,}29 \alpha d^2 \sqrt{f_{ck} E_{cm}}}{\gamma_V}\right)$$

$d$ stud çapı (genelde 19 mm), $\alpha = 1$ ($h_{sc}/d \ge 4$), $\gamma_V = 1{,}25$.

11.3 Etkin genişlik

$$b_{eff} = b_0 + \sum b_{ei}, \quad b_{ei} = \min(L_e/8; b_i)$$

$L_e$ sıfır moment noktaları arasındaki mesafe; basit mesnette kirişin tam açıklığıdır.

11.4 Kompozit etkinin avantajı

• Moment kapasitesi %60-120 artar
• Sehim %25-40 azalır
• Kiriş boyutu küçülür → %20-30 çelik tasarrufu

11.5 Uygulama detayı

• Stud tipi: Ø19 mm × 100 mm yüksek (genel), Ø22 mm × 125 mm (ağır yük)
• Stud aralığı: 150-300 mm (sürekli kesme akışına göre)
• Beton kalınlığı: Min 60 mm sac dalgası üstü
• Sac: HI-Bond, Comflor, Corus tipi trapezoid

11.6 Yangın dayanımı avantajı

Kompozit döşeme, çelik kirişe ek koruma sağlar. Betonun termal ataleti sayesinde 30-60 dakika yangın dayanımı ek boya gerektirmeden elde edilir (TS EN 1994-1-2).

12. Deprem Tasarımı — TBDY 2018 Bölüm 9

Kısa yanıt: TBDY 2018 Bölüm 9, çelik binaları süneklik düzeyine göre sınıflandırır ve yüksek süneklik için kapasite tasarımı (güçlü kolon-zayıf kiriş) zorunlu kılar; moment aktaran çerçeveler ve çaprazlı sistemler ayrı kurallara tabidir.

12.1 Süneklik düzeyleri ve R değerleri

Tablo: 12.1 Süneklik düzeyleri ve R değerleri özeti.

12.2 Moment aktaran çerçeve (MAÇ) kuralları

Plastik mafsal bölgesi: Kolon-kiriş birleşiminden 1-1,5h uzaklıkta oluşacak şekilde tasarlanır. Kesit kompakt (Sınıf 1) zorunludur.

Güçlü kolon-zayıf kiriş:

$$\sum M_{pc}^* \ge 1{,}3 \sum M_{pb}^*$$

$M_{pc}^* = \sum Z_c (f_{yc} - N_{Ed}/A_g)$, kolon plastik moment (eksenel yük etkisi dahil). $M_{pb}^*$ kiriş plastik moment + strain hardening (1,1-1,2 faktör).

Birleşim kapasitesi: Birleşim, kirişin plastik momentinin %125-150’sini aktarabilmelidir (over-strength). Tipik detay uçlu plaka (end-plate) veya RBS (reduced beam section / dog-bone).

12.3 Merkezi çaprazlı çerçeve (MÇÇ) kuralları

Çapraz narinliği:

$$\bar{\lambda} \le 2{,}0 \quad \text{(X çapraz)}$$ $$1{,}3 \le \bar{\lambda} \le 2{,}0 \quad \text{(tek diyagonal)}$$

Çapraz kapasitesi, kolon kapasitesini aşmamalı; kolon çaprazın çekme + basınç kapasitesinin %30 üstünde tasarlanır.

12.4 Dışmerkez çaprazlı çerçeve (DÇÇ)

Link kirişinin plastik mafsalı enerji sönümleyicidir. Link uzunluğu:

$$e \le 1{,}6 \frac{M_p}{V_p} \quad \text{(kısa link, kesme mafsalı)}$$

Link kapasitesi over-strength faktörü 1,5 ile büyütülür; kolon ve çaprazlar bu büyütülmüş kapasiteye göre tasarlanır.

12.5 Birleşim over-strength

Tablo: 12.5 Birleşim over-strength özeti.

Bu çarpanlar, kapasite tasarım ilkesinin temelidir: enerji sönüm bölgesinin dışındaki elemanların elastik kalması hedeflenir.

12.6 Göreli kat ötelenmesi sınırı

Çelik binalar için TBDY 2018 Madde 4.9.1.3:

$$\frac{\delta_i}{h_i} \le 0{,}01 \quad \text{(normal bina)}$$ $$\frac{\delta_i}{h_i} \le 0{,}005 \quad \text{(gevrek dolgu cephe ile)}$$

Çelik yapılar düşey rijitliği düşük olduğu için öteleme kontrolü çoğu zaman ekstrem kriter olur; deprem yükü değil sehim baskın hesabı etkiler.

13. Yangın Dayanımı — TS EN 1993-1-2

Kısa yanıt: Çelik 400°C’ye kadar dayanımını korur, 500°C’de %22 kaybeder, 600°C’de %50 kaybeder; bu nedenle çelik yapılar pasif yangın koruması (boya, levha, beton kaplama) gerektirir.

13.1 Sıcaklığa bağlı dayanım azaltma faktörleri

Tablo: 13.1 Sıcaklığa bağlı dayanım azaltma faktörleri özeti.

13.2 Kritik sıcaklık

Yangın altında elemanın göçme sıcaklığı:

$$\theta_{cr} = 39{,}19 \ln\left[\frac{1}{0{,}9674 \mu_0^{3{,}833}} - 1\right] + 482$$

$\mu_0 = E_{fi,d}/R_{fi,d,0}$ kullanım oranı.

13.3 Pasif yangın koruması

Tablo: 13.3 Pasif yangın koruması özeti.

13.4 Bina sınıfına göre yangın dayanımı

Tablo: 13.4 Bina sınıfına göre yangın dayanımı özeti.

14. Yazılım Kullanımı (SAP2000, ETABS, IdeSTATIK — Özet)

14.1 SAP2000

Genel amaçlı sonlu eleman paketi. Çelik tasarım için Design → Steel Frame Design → Eurocode 3-2005 seçeneği aktif edilmelidir. Kesit sınıflandırması, N-M-V etkileşimi, LTB ve sehim otomatik raporlanır. Endüstriyel yapı, köprü, boru destekleme sistemlerinde tercih edilir.

14.2 ETABS

Bina odaklı; kat bazlı analiz ve TBDY 2018 + Eurocode 3 kombinasyonu yerleşik. Moment aktaran çerçeve kontrolleri otomatik; güçlü kolon-zayıf kiriş raporu tek tıkla üretilir. Yüksek katlı çelik binalarda standart.

14.3 IdeSTATIK

Birleşim tasarımına özelleşmiş Türk menşeili yazılım. Uçlu plaka, alın plaka, gusse plate birleşimlerini bileşen yöntemiyle hesaplar. Çelik tasarım yazılımlarından aktarılan moment-kesme değerleriyle birleşim detayı otomatik çizilir.

14.4 Çapraz doğrulama checklist

Yazılım çıktısının doğruluğunu el hesabıyla kontrol için:

1. Toplam düşey yük: Mesnet reaksiyonları toplamı = bina toplam yükü
2. Taban kesme: $V_b = A_s \cdot W$ (spektral yüklemeden yaklaşık)
3. 1. mod periyodu: Çelik bina $T_1 \approx 0{,}085 N^{0{,}75}$ ile uyumlu mu?
4. Kat ötelenmesi: $\delta_i/h_i \le 0{,}01$
5. Kritik kolon eksenel yükü: Tributari alan × yük ile çapraz kontrol
6. Kiriş LTB kontrolü: Yanal destek mesafesinin doğru tanımlandığından emin olun

15. ÇYTHYE 2018 vs Eurocode 3 Karşılaştırması

Kısa yanıt: ÇYTHYE 2018 büyük ölçüde Eurocode 3 temelinde kurulmuştur; ancak malzeme katsayıları, deprem entegrasyonu ve Türkiye Ulusal Ek notları önemli farklar doğurur.

15.1 Karşılaştırma tablosu

Tablo: 15.1 Karşılaştırma tablosu özeti.

15.2 Seçim tavsiyesi

• ÇYTHYE 2018 Türkiye’de ruhsat için zorunlu referanstır
• Eurocode 3 uluslararası projelerde ve Türkiye dışında
• Hibrit kullanım: Birleşim Eurocode 3, gövde tasarımı ÇYTHYE (pratikte yaygın)

15.3 Türkiye Ulusal Ek (TS EN 1993-1-1/NA)

Türkiye ulusal ekinde karakteristik değişiklikler:

• $\gamma_{M0} = 1{,}00$ (EC3 varsayılan ile aynı)
• $\gamma_{M1} = 1{,}00$
• $\gamma_{M2} = 1{,}25$
• Etkileşim çarpanları Method 2 önerilir (daha basit el hesabı)
• Deprem için TBDY 2018 baskındır, EN 1998 tamamlayıcı

16. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

1. S355 mi S275 mi seçmeliyim? Yük yoğunluğuna bağlı. Konut çerçeveleri için S275JR ekonomiktir; endüstriyel bina, orta-yüksek yapı için S355JR standarttır. Malzeme fark maliyeti %8-12; ancak dayanım %29 arttığı için profil boyutu küçülür ve toplamda tasarruf sağlar.

2. Kompozit döşeme yerine çelik kiriş + plak yeterli mi? Yeterli olur ama şiddetle önerilmez. Kompozit sistem moment kapasitesini %60-120 artırır, sehim ve vibrasyonu azaltır. Tek istisna: hafif çatı aşıkları gibi düşük yüklü elemanlar için tek başına çelik yeterlidir.

3. Yanal burkulma (LTB) her zaman kontrol edilmeli mi? Hayır. Yanal destek mesafesi $L_{cr,LT}$ yeterince kısa ise $\bar{\lambda}_{LT} \le 0{,}4$ çıkar ve $\chi_{LT} = 1$ alınır. Pratik kural: 2,5 m ve altı yanal destekli IPE/HE profilleri LTB kontrolü gerektirmez.

4. Kolonda S460 kullanmak mantıklı mı? Yüksek katlı yapılarda ve ağır endüstriyel uygulamalarda evet. S460 + S355 karması alt katta (yüksek eksenel yük) + üst katta (düşük yük) maliyet-etkin çözümdür. Tek dezavantaj: birleşim bölgesinde dikkatli üretim gerekir.

5. Bulonlu birleşimde 8.8 mi 10.9 mu bulon kullanmalıyım? Standart kullanımda 8.8. Öngerilmeli birleşim ve sismik bölgelerde 10.9 tercih edilir. 10.9 bulonun kesme dayanımı çarpanı $\alpha_v = 0{,}5$ olduğu için tek başına orantılı kazanç değildir; pragmatik kullanım çekme + öngerme birleşimidir.

6. Yanal destek kiriş üst başlığında mı alt başlığında mı olmalı? Pozitif momentte (açıklık ortası) üst başlık basınçta → yanal destek üstte. Negatif momentte (mesnet) alt başlık basınçta → konsol / sürekli kirişte alt başlık desteği kritik. Pratikte sürekli kirişin mesnet üstü alt desteğinin unutulması yaygın hatadır.

7. Çelik yapıda yangın dayanımı hep pasif koruma ister mi? Hayır. Tek katlı endüstriyel yapılar (R30 sınıfı), kompozit döşeme üstü kirişler (beton koruma ile R60+) ve boyutsal olarak büyük kutu profiller (%30-40 kaybıyla doğal R30) koruma gerektirmeyebilir. Genel kural: R60 altında bina sınıfına göre hesap gerekli.

8. Deprem tasarımında moment çerçeve mi çaprazlı çerçeve mi? Moment çerçeve (MAÇ) R=8 ile en yüksek süneklik, açıklık esnekliği iyi ama birleşim maliyeti yüksek. Çaprazlı (MÇÇ) daha ekonomik, R=6 ama mimari açıklığı kısıtlar. Yüksek binalarda kombinasyon (ikili sistem) R=7-8 ile dengeli çözümdür.

9. IPE profil mi HE profil mi tercih etmeliyim? IPE: yüksek/genişlik oranı yüksek → eğilme verimi iyi, LTB ve z-z ekseni zayıf → kiriş için. HE (HEA/HEB/HEM): kare benzeri → burkulma verimi iyi, eksenel yük için → kolon için. Çift eksenli eğilme baskın durumlarda HE tercih edilir.

10. Kolon taban plakası nasıl boyutlandırılır? Taban plakası betona basınç yoluyla yük aktarır. Etkili alan $A_{eff}$, kolon alanı × dağılım faktörü (yaklaşık 2,0). Plaka kalınlığı: $t \ge \sqrt{3 f_p / f_y}$ (kol uzunluğuna göre). Ankraj bulonları çekme + kesme için tasarlanır; tipik 4 veya 8 adet M24-M36 kullanılır. İlgili araç: Kolon Taban Plakası.

11. ÇYTHYE 2018 hangi projeler için zorunlu? Tüm çelik yapı projeleri için ruhsat referansıdır (konut, ticari, endüstriyel, kamu). Tek istisna: basit çatı strüktürleri (örn. pergola, tente) lokal yönetmelikle yetinebilir. Büyük köprüler için ek olarak KGM şartnamesi uygulanır.

12. Yanal burkulmayı nasıl önlerim? Dört temel yöntem: (1) kompozit döşeme ile sürekli üst başlık desteği, (2) ara çapraz bağlantı (2-3 m aralık), (3) üst başlığa kaynaklı sac örtü (trapezoid), (4) kiriş-kiriş arası tie beam. Yanal destekli tasarım kiriş boyutunu 1-2 beden küçültür.

13. Bulon deliği nominal çap + ne kadar tolerans? Standart delik: $d_0 = d_{bulon} + 2$ mm (M20 ve altı), $d_0 = d_{bulon} + 3$ mm (M24 ve üstü). Büyük delik ve yuva delik uygulamalarında farklı kurallar geçerlidir; öngerme şart olur.

14. Çelik yapı maliyetini nasıl optimize ederim? Beş ana kural: (1) standart profil katalogundan seç (özel üretim %15-20 pahalı), (2) yüksek dayanımlı çelik (S355+) kullan (profil boyutu küçülür), (3) birleşim tiplerini sadeleştir (3-4 tip), (4) kompozit döşeme ile çelik tonajı düşür, (5) birleşim detaylarını fabrikada ön üretim yap (saha saati %40 azalır).

15. Kaynak mı bulon mu tercih etmeliyim? Kaynak: fabrika standart, yüksek rijitlik, düşük montaj maliyeti. Bulon: saha esnek, demontajlı, kalite kontrolü kolay. Endüstriyel pratik: fabrika kaynak + saha bulon birleşimi standarttır. Sismik bölgelerde öngermeli bulon tercih edilir.

Özet ve Uygulama Önerisi

Çelik yapı tasarımı, tek bir formülle bitmeyen çok kriterli bir optimizasyon sürecidir. Bu rehberin ana tezi: çelik güvenliği tek kesit, tek malzeme veya tek yazılım çıktısı ile sağlanamaz. Altı kararın birlikte çözülmesi gerekir:

1. Malzeme — S235/S275/S355/S420/S460, kalite (JR/J0/J2/K2/M)
2. Kesit — Sınıf 1-4, haddelenmiş/kaynaklı profil, boyut
3. Stabilite — Burkulma ($\chi$), yanal burkulma ($\chi_{LT}$)
4. Birleşim — Rijit/mafsallı/yarı-rijit; bulonlu/kaynaklı/hibrit
5. Deprem — SDY/SDS/Elastik; MAÇ/MÇÇ/DÇÇ
6. Yangın — R30-R240; pasif koruma veya kompozit

Bu rehberde iki tam sayısal worked example üzerinden gösterildiği üzere, her altı kararı tek tablo içinde özetleyebilen mühendis, denetçiye şeffaf rapor sunabilir ve deprem + yangın + servis koşullarında kendinden emin şekilde yapının güvenliğini savunabilir.

Bir sonraki adım olarak kendi projeniz için:

• Kullanım ve süneklik düzeyini belirleyin (MAÇ/MÇÇ/DÇÇ)
• Malzeme sınıfını seçin (kalite + kategori)
• Yük çıkarımı ve YDKT kombinasyonları yapın
• Kesit denemesi → sınıflandırma → akma + burkulma
• N-M etkileşim + LTB kontrolü
• Birleşim kapasitesi (bileşen yöntemi)
• Yangın ve deprem ek kontrolleri

Bu yedi adımı tek sayfalık bir şablonda tutmak, ofis üretkenliğini 3-4 kat artırır. Ofislerde bu şablonu Excel tablosuna bağlamak ve hesaplama araçlarımızla çapraz kontrol etmek yaygın pratiktir.

Sonraki Adımlar

• Çekme elemanı için: Çekme Elemanı Hesaplayıcı
• Basınç burkulması için: Basınç Burkulması Hesaplayıcı
• Yanal burkulma için: Yanal Burkulma (LTB) Hesaplayıcı
• Kaynaklı birleşim için: Kaynaklı Birleşim Hesaplayıcı
• Bulonlu birleşim için: Bulonlu Birleşim Hesaplayıcı
• Kolon taban plakası için: Kolon Taban Plakası Hesaplayıcı
• Betonarme karşılaştırması için: Betonarme Kolon Tasarımı Rehberi
• Temel kavramlar için: Çelik Yapı Nedir?, Eurocode 3 Nedir?, Yanal Burkulma Nedir?

İlgili Hesaplama Araçları

Bu konuyla bağlantılı ücretsiz mühendislik hesaplama araçları:

• 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.