Prefabrik Çelik Sistemlerde Statik Hesaplama ve Malzeme Verimliliği

Giriş

Endüstriyel tesislerde prefabrik çelik sistemler, hız, maliyet ve sürdürülebilirlik açısından artık yalnızca bir alternatif değil; çoğu zaman tek akılcı çözümdür. Ancak bu sistemlerin gerçek verimliliği, sadece montaj kolaylığında değil, arkasındaki mühendislik optimizasyonunda gizlidir. Statik hesaplama, kesit seçimi, rijitlik dengesi ve bağlantı detaylarının bütünleşik değerlendirilmesi, hem ekonomik hem de çevresel açıdan fark yaratır.

1. Statik Hesaplamanın Önemi

Prefabrik çelik yapılarda her milimetre önemlidir. Kolon kesiti, kiriş yüksekliği, açıklık sayısı, çerçeve sistemi — tümü yük aktarımı, deformasyon sınırları ve titreşim konforu açısından optimize edilmelidir. Gereğinden fazla güvenlik katsayısı eklemek, malzeme israfına yol açarken, düşük dayanım sınıfı seçimi servis ömrünü kısaltır. Bu nedenle statik analiz sadece hesap değil, denge sanatıdır.

Doğru Modelleme

3D modelleme yazılımları (SAP2000, Tekla Structures, Robot Structural Analysis) aracılığıyla, bağlantı rijitlikleri ve moment aktarımı doğru tanımlandığında, sistem gerçek davranışına yakın simülasyon verir. Prefabrik sistemlerde özellikle ankraj bağlantıları ve moment aktarımı kritik önemdedir.

Yük Kombinasyonları

TBDY 2018 ve TS EN 1993 standartlarına göre; ölü yük, hareketli yük, rüzgar, kar ve deprem yüklerinin kombinasyonu projeye özgü belirlenmelidir. Özellikle depo ve fabrika yapılarında kar yükü ve çatı açıklıkları, kesit ekonomisini doğrudan etkiler.

2. Kesit Optimizasyonu ve Rijitlik

Prefabrik sistemlerde kullanılan I, H, kutu ve C profillerin seçimi yalnızca taşıma kapasitesine göre yapılmamalıdır. Rijitlik (EI değeri), burkulma eğilimi ve üretim kolaylığı da dikkate alınmalıdır. Gereksiz büyük kesitler hem maliyeti hem karbon ayak izini artırır.

Kesit Ekonomisi

Yapılan araştırmalar, modüler üretim yaklaşımıyla %12–18 arasında çelik tasarrufu sağlanabileceğini göstermektedir. Örneğin, kiriş yüksekliği 50 mm azaltıldığında bile toplam çelik miktarında %3 civarında azalma sağlanabilir. Bu fark, proje bazında tonlarca çelik anlamına gelir.

3. Malzeme Verimliliği ve Sürdürülebilirlik

Prefabrik çelik sistemlerin en büyük avantajlarından biri, yeniden kullanılabilirliktir. Cıvatalı birleşimler sayesinde sistem sökülüp taşınabilir. Ancak malzeme verimliliği sadece tekrar kullanım değil, aynı zamanda üretim ve nakliye süreçlerindeki enerji tüketimiyle de ilişkilidir.

Galvaniz ve Boya Koruma

Çelik yüzeylerde doğru koruma sistemi seçimi, bakım döngüsünü azaltır. Sınıf C4 ve C5 ortamlar için sıcak daldırma galvaniz (EN ISO 1461) uzun ömür sağlar. Boya sistemi, galvanizle uyumlu seçildiğinde 25+ yıl servis ömrü elde edilebilir.

Atık Yönetimi

Kesim artıklarının minimize edilmesi için CNC kontrollü plazma kesim sistemleri kullanılmalıdır. %100 geri dönüştürülebilen çelik atıkları, çevresel etkiyi azaltır ve maliyet avantajı sağlar.

4. Dijitalleşme: Yapay Zeka ve BIM Entegrasyonu

BIM (Building Information Modeling) ile yapısal analiz, üretim çizimleri ve malzeme listeleri tek platformda birleştirilebilir. Yeni nesil sistemler, yapay zekâ destekli optimizasyon algoritmalarıyla en uygun kesit kombinasyonlarını otomatik olarak önerir.

Veri Yönetimi

Projelerde “Data-Driven Engineering” kavramı giderek önem kazanıyor. Çelik profil katalogları, yükleme senaryoları ve üretim toleransları veritabanı şeklinde yönetildiğinde, hem insan hatası azalır hem kalite artar.

5. Sonuç

Prefabrik çelik sistemlerde statik hesaplama ve malzeme verimliliği, sadece mühendislik mükemmeliyeti değil, aynı zamanda sürdürülebilir üretimin anahtarıdır. Doğru hesap, doğru kesit, doğru bağlantı — bu üçlü denge, hem yatırımcının bütçesini hem gezegenin kaynaklarını korur.