Kare Profil Özellikleri ve Mukavemet Değerleri

Kare profiller, modern inşaat ve imalat endüstrisinin vazgeçilmez yapı elemanlarıdır. Tüm kenarları eşit uzunlukta olan bu profiller, simetrik yapıları sayesinde yük dağılımında üstün performans gösterir ve çeşitli mühendislik uygulamalarında tercih edilir. Kare kesitli kutu profillerin mekanik özellikleri, mukavemet değerleri ve kullanım alanlarını detaylı olarak inceleyeceğimiz bu rehberde, doğru profil seçimi için gerekli tüm teknik bilgileri bulacaksınız.

Kare Profil Temel Özellikleri ve Geometrik Yapısı

Kare kutu profiller, soğuk veya sıcak haddeleme yöntemiyle şekillendirilmiş, dört kenarı eşit uzunlukta olan içi boş yapısal çelik elemanlardır. Simetrik geometrileri sayesinde her yönden eşit mukavemet sunarlar ve bu özellik onları çok yönlü kullanım için ideal hale getirir.

Geometrik Özellikler:

• Kare Kesit: Tüm dış kenarlar eşit uzunlukta (örn: 40×40 mm, 60×60 mm, 100×100 mm)

• İçi Boş Yapı: Dolu çeliğe göre %60-70 daha hafif, benzer mukavemet

• Köşe Radyüsleri: Üretim yöntemine göre 1.5-4 mm arası köşe yuvarlaklığı

• Et Kalınlığı Seçenekleri: 1.0 mm ile 12 mm arası geniş yelpaze

• Standart Boylar: 6 metre (en yaygın), 12 metre (özel sipariş)

Simetrik Yapının Avantajları:

• Her eksende eşit atalet momenti ve mukavemet sağlar

• Kolon uygulamalarında ideal stabilite sunar

• Kaynak ve bağlantı detayları basitleşir

• Estetik açıdan dengeli ve profesyonel görünüm

• Montaj ve uygulama kolaylığı (yön ayrımı gerektirmez)

Standart Kare Profil Ölçü Aralıkları:

Her ölçü grubu farklı uygulama alanlarına hitap eder ve projenin yük taşıma gereksinimlerine göre seçim yapılır.

Malzeme Kalitesi ve Kimyasal Kompozisyon

Kare kutu profiller genellikle ST37 (S235JR) kalite yapısal çelikten üretilir. Bu çelik kalitesi, mükemmel kaynak edilebilirlik, ekonomik maliyet ve yeterli mukavemet dengesi sunduğu için yapısal uygulamalarda en çok tercih edilen seçenektir.

ST37 (S235JR) Kimyasal Bileşimi:

• Karbon (C): %0.17 maksimum – Düşük karbon içeriği iyi kaynak edilebilirlik sağlar

• Manganez (Mn): %1.40 maksimum – Mukavemet ve sertliği artırır

• Fosfor (P): %0.035 maksimum – Düşük tutulur, yüksek değerler kırılganlığa yol açar

• Kükürt (S): %0.035 maksimum – Kaynak kalitesini etkiler, düşük tutulmalıdır

• Silisyum (Si): %0.55 maksimum – Oksijen giderici olarak kullanılır

• Azot (N): %0.012 maksimum – Yaşlanma direncini etkiler

Farklı Çelik Kaliteleri ve Özellikleri:

ST37 kalitesi, çoğu uygulama için yeterli mukavemet sağlarken ekonomik avantaj sunar. Daha ağır yüklü yapılarda ST52 kalitesi tercih edilir ancak maliyeti %25-35 daha yüksektir.

Mekanik Özellikler ve Mukavemet Değerleri

Kare profillerin yapısal performansını belirleyen en önemli faktörler mekanik özellikleridir. Bu değerler, mühendislik hesaplamalarında temel referans noktaları oluşturur.

Temel Mukavemet Parametreleri:

Akma Dayanımı (Yield Strength):

• ST37 için minimum 235 MPa (N/mm²)

• Malzemenin kalıcı deformasyona uğramadan taşıyabileceği maksimum gerilim

• Yapısal hesaplamalarda güvenlik faktörü ile birlikte kullanılır

• Sıcaklık artışıyla azalır (200°C’de %15-20 düşüş)

Çekme Dayanımı (Tensile Strength):

• ST37 için 360-510 MPa aralığı

• Malzemenin kopana kadar dayanabileceği maksimum gerilim

• Akma dayanımının yaklaşık 1.5-2 katıdır

• Kalite kontrol testlerinde temel parametredir

Elastisite Modülü (Young’s Modulus):

• Çelik için 210 GPa (210.000 MPa)

• Malzemenin elastik davranış aralığında rijitliğini tanımlar

• Sehim hesaplamalarında kritik parametredir

• Tüm çelik kaliteleri için sabit değerdir

Uzama Değeri (Elongation):

• ST37 için minimum %26 (50 mm’lik test numunesi için)

• Kopma anındaki uzama yüzdesi, sünekliği gösterir

• Yüksek değer daha iyi darbe emilimi demektir

• Kaynak bölgesinde %18-22’ye düşebilir

Kayma Mukavemeti:

• Yaklaşık 0.58 × Çekme Dayanımı

• ST37 için 210-295 MPa aralığı

• Cıvata ve kaynak bağlantı hesaplamalarında kullanılır

Et Kalınlığına Göre Mukavemet Değişimi:

40×40 mm kare profil örneği:

Et kalınlığı arttıkça atalet momenti ve mukavemet modülü artarak daha yüksek yük taşıma kapasitesi sağlanır.

Statik Değerler ve Yük Taşıma Kapasitesi

Kare profillerin yapısal uygulamalarda kullanımında statik değerler ve yük taşıma kapasitesi hesaplamaları kritik öneme sahiptir. Bu hesaplamalar, güvenli yapı tasarımı için temel oluşturur.

Atalet Momenti (Moment of Inertia – I):

• Kesit geometrisinin eğilme direncini tanımlar

• Birim: cm⁴ veya mm⁴

• Yüksek değer daha az sehim demektir

• Kare profilde Ix = Iy (her iki eksende eşit)

Mukavemet Modülü (Section Modulus – W):

• Kesit mukavemetini belirler

• Birim: cm³ veya mm³

• W = I / (h/2) formülü ile hesaplanır

• Eğilme gerilmesi hesaplamalarında kullanılır

Yaygın Kare Profil Statik Değerleri:

40×40 mm Profil Serisi:

• 40x40x2 mm: I = 4.52 cm⁴, W = 2.26 cm³

• 40x40x3 mm: I = 6.23 cm⁴, W = 3.12 cm³

60×60 mm Profil Serisi:

• 60x60x2.5 mm: I = 14.8 cm⁴, W = 4.93 cm³

• 60x60x3 mm: I = 17.2 cm⁴, W = 5.73 cm³

80×80 mm Profil Serisi:

• 80x80x3 mm: I = 37.5 cm⁴, W = 9.38 cm³

• 80x80x4 mm: I = 47.8 cm⁴, W = 11.95 cm³

100×100 mm Profil Serisi:

• 100x100x4 mm: I = 92.4 cm⁴, W = 18.48 cm³

• 100x100x5 mm: I = 112.6 cm⁴, W = 22.52 cm³

Yük Taşıma Kapasitesi Hesaplama Örneği:

4 metre açıklıklı, basit mesnetli bir kiriş için 40x40x2 mm profil:

• Eğilme momenti: M = (q × L²) / 8

• Gerilme: σ = M / W

• İzin verilen gerilme: σ_izin = 235 MPa / 1.5 (güvenlik faktörü) = 157 MPa

• Taşıyabileceği yayılı yük: q = (8 × W × σ_izin) / L²

Bu hesaplamalarda mutlaka bir yapı mühendisine danışılmalıdır.

Sıcaklık ve Çevre Koşullarının Etkileri

Kare profillerin mekanik özellikleri, çevresel koşullardan önemli ölçüde etkilenir. Sıcaklık değişimleri, nem ve kimyasal maruziyetler performansı değiştirebilir.

Sıcaklık Etkisi:

• -40°C ile +20°C arası: Mukavemet artışı (%10-15), süneklik azalması

• +20°C ile +100°C arası: Standart performans, minimal değişim

• +100°C ile +300°C arası: Mukavemet azalması (%5-20), süneklik artışı

• +300°C üzeri: Önemli mukavemet kaybı, yapısal kullanım için uygun değil

• Yangın Durumu (+600°C): Mukavemet %50’den fazla azalır, kritik hasar

Korozyon ve Yüzey Koruması:

• Siyah (DKP) Profil: İç mekanda 5-10 yıl, dış mekanda 1-2 yıl ömür

• Boyalı Profil: İç mekanda sınırsız, dış mekanda 8-12 yıl koruma

• Galvanizli Profil: Dış mekanda 25-40 yıl korozyon koruması

• Paslanmaz Çelik: Deniz ortamında bile uzun ömürlü, en üstün koruma

Yorulma Dayanımı:

• Dinamik yüklere maruz kalan yapılarda önemlidir

• Tekrarlı yükler altında mukavemet azalır

• Çevrim sayısı arttıkça taşıma kapasitesi düşer

• Kaynak bölgeleri yorulma açısından kritik noktalardır

Darbe Dayanımı:

• Düşük sıcaklıklarda darbe direnci azalır

• -20°C altında kırılganlık riski artar

• Kaliteli çeliklerde daha iyi düşük sıcaklık performansı

• V-çentik darbe testi ile belirlenir (Charpy testi)

Uygulama Alanlarına Göre Profil Seçimi

Kare profillerin simetrik yapısı ve eşit yük taşıma kapasitesi, belirli uygulama alanlarında onları tercih edilen seçenek yapar.

Kolon ve Dikey Taşıyıcılar:

• Her yönden eşit yük taşıma

• Burkulma direnci yüksek

• Ağır yapılarda 100×100 mm ve üzeri

• Orta yapılarda 60×60 mm – 80×80 mm

• Hafif yapılarda 40×40 mm – 50×50 mm

Makine İmalatı ve Şaseler:

• Titreşim direnci iyi

• Kolay işlenebilirlik

• Montaj kolaylığı

• Estetik görünüm

Mobilya ve Dekorasyon:

• Modern ve minimalist tasarım

• 20×20 mm – 40×40 mm yaygın ölçüler

• Boyalı yüzey seçenekleri

• RAL renk kartelası ile özelleştirme

Çit ve Korkuluk Sistemleri:

• Kolay dikey montaj

• Yeterli mukavemet

• Estetik çözümler

• 30×30 mm – 50×50 mm tercih edilir

Seçim Kriterleri:

• Yük büyüklüğü ve tipi (statik/dinamik)

• Açıklık mesafesi

• Kullanım ortamı (iç/dış mekan)

• Bütçe kısıtları

• Estetik beklentiler

• Montaj kolaylığı gereksinimleri

Bu kapsamlı teknik bilgiler ışığında, kare kutu profillerin mekanik özelliklerini ve mukavemet değerlerini anlayarak projelerinizde doğru seçimler yapabilir, güvenli ve ekonomik çözümler üretebilirsiniz. Yapısal hesaplamalar için mutlaka yetkili bir mühendise danışılması önerilir.