Çelik Yapılar Doğrulama Çalışmaları

Bu makale, çelik kiriş ve kolon modülünün doğrulama çalışmalarını özetler. Hesap çekirdeği önce bağımsız bir test uygulamasında yönetmelik bağıntılarıyla geliştirilmiş, ardından rapora yansıyan her büyüklük el hesabıyla karşılaştırılmıştır. Uçtan uca akış (dosya aç → analiz → rapor) ve iki dilli rapor üretimi de denetlenmiştir. Bağıntılar için Çelik Tasarımın Teorik Esasları makalesine bakın.

1. Test modeli

Eleman	Profil / malzeme	Parametreler
Kiriş	IPE A 100, S235	Lb = 6000 mm (otomatik = eleman boyu), Cb moment diyagramından, sehim K = 300
Kolon	IPE A 100, S235	KLx = KLy = 3000 mm (kat boyu, K = 1)

IPE A 100 katalog değerleri: A = 880 mm², Ix = 1,41×10⁶ mm⁴, Iy = 1,31×10⁵ mm⁴, Sx = 28 800 mm³, Zx = 33 000 mm³, Zy = 7 500 mm³, Sy = 4 770 mm³, J = 7 700 mm⁴, Cw = 2,8×10⁸ mm⁶, h = 98, b = 55, tw = 3,6, tf = 4,7 mm. Malzeme kütüphanesindeki E = 2,1×10⁶ kg/cm² değeri 205 940 MPa olarak kullanılır.

not

IPE A 100’ün KL/r = 246 ile kolon olarak kullanımı gerçekçi bir tasarım değil, bilinçli bir sınır senaryosudur: elastik burkulma dalını, KL/r > 200 uyarısını ve küçük kapasite değerlerinin rapor zincirinden doğru geçtiğini tek modelde sınar.

2. Kiriş doğrulaması (elastik yanal burulmalı burkulma bölgesi)

Büyüklük	StatiCAD raporu	El hesabı	Durum
Kesit özellikleri	A = 8,8 cm², Ix = 141 cm⁴, Wel = 28,8 cm³, Wpl = 33,0 cm³, ry = 1,22 cm	Katalog değerlerinin birim çevrimi	Birebir
Lp	64 cm	1,76·12,2·√(205940/235) = 636 mm	Birebir
Lr	283 cm	rts = 14,5 mm; J·c/(Sx·h0) = 0,002866; Lr = 2833 mm	Birebir
Sınır durum	Elastik yanal burulmalı burkulma	Lb = 600 > Lr = 283 cm → elastik bölge	Tutarlı
Cb	1,93	1,6G+Q istasyon momentleri: Mmaks = 0,3711, MA = 0,0469, MB = 0,2210, MC = 0,1512 kNm; 12,5·0,3711/(2,5·0,3711 + 3·0,0469 + 4·0,2210 + 3·0,1512) = 1,928	Birebir
Mn	4,13 kNm	Lb/rts = 413,8; Fcr (Cb = 1) = 74,4 MPa; Mn = 1,928·74,4·28 800 = 4,132 kNm	Birebir
Vn	49,74 kN	0,6·235·(98·3,6) = 49,75 kN (Cv1 = 1)	Birebir
Sehim	f = 0,47 cm ≤ L/300 = 2,00 cm	5/48·3670·600²/(2,1×10⁶·141) = 0,465 cm	Birebir

3. Lb ve Cb kurallarının doğrulaması

IPE 300 (S235) kirişlerden oluşan bir modelde (G = 1000 kg/m + Q = 500 kg/m yayılı yük) dört farklı mesnet durumu, sonlu eleman istasyon momentleriyle çalışan bağımsız bir hesapla karşılaştırılmıştır:

Kiriş	Lb / Cb	φb·Mn (StatiCAD)	Bağımsız hesap
3 m konsol	3000 mm / 1,000	117,51 kNm	117,51 kNm
6 m ikincil kiriş (iki ucu ana kirişlerin açıklık ortasına saplanan)	6000 mm / 1,136	90,65 kNm	90,65 kNm
6 m basit mesnetli (iki ucu mafsallı)	6000 mm / 1,136	90,65 kNm	90,65 kNm
6 m rijit uçlu	6000 mm / 1,157	92,26 kNm	92,26 kNm

Belirleyici birleşimin seçimi: Basit mesnetli kirişe G açıklık ortasında tekil, Q yayılı yük olarak verildiğinde en büyük momenti 1,6G+Q birleşimi verir (105,54 kNm, Cb = 1,260, talep/kapasite oranı 1,050). Belirleyici birleşim ise 1,2G+1,6Q’dur (103,59 kNm, Cb = 1,229, oran 1,057). Program ve bağımsız hesap aynı birleşimi ve aynı değerleri verir; tüm kirişlerde aradaki fark 10⁻¹² kNm’den küçüktür.

4. Kolon doğrulaması (elastik eğilmeli burkulma)

Büyüklük	StatiCAD raporu	El hesabı	Durum
rx, ry	4,00 cm, 1,22 cm	√(I/A): 40,0 mm, 12,2 mm	Birebir
En büyük KL/r	245,9 ve “KL/r>200!” uyarısı	3000/12,2 = 245,9 > 200	Birebir
Belirleyici mod	y-eğilmeli burkulma	Fey = 33,6 < Fex ≈ 361 < Fez ≈ 437 MPa	Tutarlı
φcPn	23,36 kN	Fey = 33,6 MPa; Fy/Fe = 6,99 > 2,25 → Fcr = 29,5 MPa; Pn = 25,96 kN; φcPn = 23,36 kN	Birebir
φMny (zayıf eksen)	1,59 kNm	0,9·min(235·7500; 1,6·235·4770) = 1,586 kNm	Birebir
Etkileşim	Denk. 11.3b = 0,092, UYGUN	Pr/Pc = 0,024 < 0,2 → 11.3b; yuvarlanmış değerlerle 0,090	Tutarlı (yuvarlama)

5. Değerlendirme

ipucu

Kiriş ve kolon zincirinin rapora yansıyan tüm büyüklükleri el hesabıyla birebir örtüşmektedir. Raporda sonucun yanında ara büyüklüklerin (Lp, Lr, Cb, KL/r, sınır durum, belirleyici birleşim) de basılması, her sonucun mühendis tarafından kolayca kontrol edilebilmesini sağlar.

not

Yazılımla üretilen tüm sonuçların sorumlu mühendis tarafından kontrol edilmesi esastır.