Çelik Yapılarda Somun Sayısı Nasıl Belirlenir? Tek mi, Çift mi?

Çelik yapıların tasarımında ve montajında en kritik güvenlik unsurlarından biri cıvatalı birleşimlerdir. Şantiyelerde veya proje tasarım aşamalarında sıkça karşılaşılan "Buraya tek somun mu, çift somun mu koymalıyız?", "Hangi yönetmelik neyi zorunlu kılıyor?" gibi soruların yanıtları, yapının deprem, rüzgar ve titreşim altındaki ömrünü doğrudan belirler.

Peki; Türk, Avrupa, Amerikan ve Rus çelik yapı yönetmelikleri somun kullanımı hakkında ne diyor? Kayma ve sürtünme etkili birleşimlerde somun seçimi nasıl yapılır? Gelin, bu teknik detayları tüm mühendislik esaslarıyla mercek altına alalım.

1. Çift Somun (Kontra Somun) Nedir ve Nasıl Çalışır? (Doğru Montaj Sırrı)

Dinamik yükler, makinelerin yarattığı titreşimler veya sıcaklık değişimleri altında cıvataların gevşemesini önlemek için kullanılan en klasik yöntem çift somun (kontra somun / jam nut) uygulamasıdır. Ancak bu sistemin çalışabilmesi, doğru montaj sırasına ve torklama oranlarına bağlıdır.

Sektörde En Sık Yapılan Hata!

Birçok şantiyede ince somunun (kontra somun), kalın somunun üzerine (en dışa) sıkıldığını görürsünüz. Bu tamamen yanlıştır ve gevşemeyi önlemez! Mekanik prensiplere göre doğru uygulama sırası şöyledir:

1. Önce İnce Somun: İnce somun (kontra somun) dişliye ilk olarak takılır ve nihai tork değerinin %25 ila %50'si oranında hafifçe sıkılır.
2. Sonra Kalın Somun: Kalın somun üste yerleştirilir. Alttaki ince somunun dönmemesi için bir anahtarla sabit tutulurken, kalın somuna tam tasarım torku uygulanır.

Bu işlem yapıldığında, kalın somun alttaki ince somun üzerindeki eksenel yükü kaldırır. Cıvata dişleri, ince somunun üst flanşına, kalın somunun ise alt flanşına baskı yaparak sıkışır. Dişler arasındaki boşluk tamamen kapandığı için bağıl hareket imkansız hale gelir ve kilitlenme (jamming) sağlanır. Junker titreşim testleri de ince somunun altta olduğu doğru montajın gevşemeye karşı mükemmel bir direnç gösterdiğini kanıtlamaktadır.

Önemli Not: Paslanmaz çelik veya alaşımlı cıvatalarda yüksek tork uygularken diş kaynaması (galling) riskini önlemek için mutlaka uygun montaj pastaları ve yağlayıcılar kullanılmalıdır.

2. Türk ve Avrupa Standartlarında Somun Kuralları (TS EN 1090-2 & TS EN 1993)

Türkiye’de çelik yapı tasarımı Çelik Yapıların Tasarım, Hesap ve Yapım Esasları Yönetmeliği (ÇYTHYDE) standartlarına göre yapılır. Bu yönetmelik, hesaplarda Amerikan AISC 360’ı referans alırken, montaj ve malzeme konusunda Avrupa normlarına (EN) atıfta bulunur.

TS EN 1090-2 uyarınca, birleşimler önçekmeli (preloaded) ve önçekmesiz (non-preloaded) olarak ikiye ayrılır. Önçekmeli (öngerilmeli) sistemlerde cıvatalar, tork kontrolüyle yüksek eksenel çekme kuvvetine ($F_{p,C}=0.7f_{ub}A_s$) ulaştırılır. Bu yüksek kuvvet dişleri kendiliğinden kilitlediği için TS EN 1090-2 projelerinde önçekmeli birleşimlerde ek bir kontra somun veya kilitleme elemanı kullanılmasına gerek yoktur.

HV (Alman) sistemlerinde çekme altında cıvatanın önce kopmasını sağlamak için daha ince somunlar tercih edilirken; HR (Fransız) sistemlerde sünekliği artırmak için daha yüksek somunlar ve uzun diş boyları kullanılır.

3. Rusya Yönetmelikleri (SP 16.13330.2017): En Muhafazakar Yaklaşım

Rus standartları, cıvataların gevşemesine karşı uluslararası platformdaki en katı kuralları barındırır. Rusya Federasyonu çelik yapı standardı olan SP 16.13330 uyarınca:

• Önçekme uygulanmayan (yani öngerilmesiz çalışan) tüm kalıcı cıvatalı bağlantılarda gevşemeyi önlemek amacıyla çift somun (kontrgayka) veya yaylı rondela (grover) kullanımı zorunludur.
• Eksenel çekme kuvvetine maruz kalan cıvatalarda yaylı rondela (grover) kullanılması kesinlikle yasaktır. Bu tür çekme birleşimlerinde gevşeme emniyeti yalnızca çift somun ile sağlanmalıdır.
• Sürtünme etkili (yüksek mukavemetli önçekmeli) birleşimlerde ise yine çift somun aranmaz, tek somun yeterlidir.

Ayrıca Rus normları, cıvatanın maruz kaldığı yüke göre kullanılacak minimum somun mukavemet sınıflarını da şu şekilde şart koşar:

4. Amerikan Standartları (AISC 360, RCSC ve AASHTO)

Amerikan Çelik Yapı Enstitüsü (AISC 360) ve RCSC şartnamelerine göre bina tipi yapılarda genellikle tek somun ve rondela kullanımı yaygındır. Ancak sismik yük altındaki moment bağlantılarında, köprülerde ve otoyol tabelalarını destekleyen ankraj sistemlerinde (AASHTO standartlarında) çift somun kullanımı şarttır.

Amerikan AASHTO standartlarında, çift somunlu moment bağlantılarında (double-nut moment connections) kullanılan ASTM F1554 ankraj çubukları için özel somun döndürme (turn-of-the-nut) toleransları belirlenmiştir. Bu dönüşler, boşluğu alınmış (snug-tight) durumdan sonra yapılması gereken ek dönüş miktarıdır:

• 1-1/2 inç (38 mm) ve altı çaplarda: ASTM F1554 Grade 36 için 1/6 tur ($60^{\circ}$), Grade 55/105 için 1/3 tur ($120^{\circ}$) ek sıkma uygulanır.
• 1-1/2 inç (38 mm) üzeri çaplarda: Grade 36 için 1/12 tur ($30^{\circ}$), Grade 55/105 için 1/6 tur ($60^{\circ}$) uygulanır.

5. Kayma Etkili vs. Sürtünme Etkili Birleşimler: Somun Sayısı Nasıl Seçilir?

Cıvatalı birleşimlerde somun adetlerini belirleyen temel mühendislik kriteri, birleşimin dış yükleri aktarma şeklidir.

Kayma Etkili (Ezilme Esaslı / Bearing-Type) Birleşimler

Bu bağlantı tipinde yük, birleştirilen plakaların cıvata gövdesine yaslanması ve cıvatanın kesilmeye zorlanmasıyla aktarılır. Cıvatalar genellikle boşluğu alınmış (snug-tight) olarak bırakılır.

• Somun Kuralı: Statik yüklerde tek somun yeterlidir. Ancak rüzgar, sismik veya dinamik makine yükleri gibi yön değiştiren dinamik kuvvetler varsa gevşemeyi önlemek için çift somun veya mekanik kilitleme cihazları kullanılmalıdır.

Sürtünme Etkili (Slip-Critical) Birleşimler

Yükler, yüksek mukavemetli cıvataların torklanarak sıkılması sonucunda temas yüzeyleri arasında oluşan yüksek sürtünme kuvveti ile aktarılır.

• Somun Kuralı: Bu bağlantılarda her zaman tek somun kullanılır. Cıvatanın akma sınırının %70'ine kadar ön gerilmesiyle oluşan muazzam sıkışma basıncı, somun dişlerinin dönmesini tamamen engeller. Sürtünme etkili bir bağlantıda çift somun kullanmak tamamen gereksizdir.

6. Cıvata Kalitesi ve Somun Sayısı İlişkisi

Cıvata kalitesi (mukavemet sınıfı), somunun kilitlenme becerisini doğrudan etkiler:

• Düşük Mukavemetli Cıvatalar (4.6, 5.6, ASTM A307): Bu cıvatalar yüksek gerilmelere dayanamaz ve öngerilme uygulanamaz. Öngerilme (sürtünme kilidi) oluşturamadıkları için gevşemeye son derece açıktırlar. Dinamik yük altında çalışacaklarsa mutlaka çift somunla emniyete alınmalıdırlar.
• Yüksek Mukavemetli Cıvatalar (8.8, 10.9, 12.9, ASTM A325, A490): Isıl işlem görmüş alaşımlı çelikten imal edilirler. Kontrollü sıkma yöntemleriyle yüksek öngerilme altında çalıştırıldıklarından, kilitlenme için yalnızca tek somun yeterli olmaktadır.

Özet ve Pratik Şantiye Önerileri

1. Önçekmeli ve sürtünme etkili birleşimlerde tek somun kullanın; çünkü cıvatanın kendi çekme gerilmesi en iyi gevşeme önleyicidir.
2. Dinamik yük altındaki önçekmesiz bağlantılarda mutlaka çift somun uygulayın.
3. Çift somun kullanırken ince somunu alta (temas yüzeyine), kalın somunu üste yerleştirin ve doğru torklama sırasını takip edin.
4. Rusya'da (GOST/SP standartlarında) bir proje yapıyorsanız, önçekmesiz cıvatalarda çift somun veya yaylı rondela kullanımının zorunlu olduğunu unutmayın.

Sorumluluk Reddi: Bu yazı genel bilgilendirme amacıyla hazırlanmıştır. Projenizdeki her türlü yapısal bağlantı tasarımı ve somun detayları için mutlaka yetkili bir yapı/inşaat mühendisinin onayını alınız.

1. Avrupa ve Türk Standartları (EN / TS EN)

• TS EN 1090-2 & TS EN 14399 Kalite Planı ve Öngerilmeli Cıvata Kılavuzu - Link: https://yuksekihtisasuniversitesi.edu.tr/Uploads/duyurular_view/a98dbd893c992331c80561be9dee4bfe.pdf

   

   

• Berenbak, J. (2012). "Reliability preload methods EN 1090-2" - Bolt Council Raporu - Link: https://www.boltcouncil.org/files/236_voorspanbouten_rapport.pdf

   

   

• BS EN 1090-2:2008 Çelik Yapı İmalat ve Uygulama Standardı - Link: https://www.scribd.com/document/963788040/Attachment-1-BS-EN1090-2-2008

   

   

• EN 1090-2 Standardında Geçen Bağlantı Elemanları Portalı - Link: https://www.en1090-2.org/en-1090-bilgiler/76-en-10902-standardinda-adi-gecen-baglanti-elemanlari-ile-ilgili-standartlar

   

   

• VIPA SpA - Çelik Yapı Cıvataları (EN 14399, EN 15048, EN 1090-2) Teknik Rehberi - Link: https://www.vipaspa.it/en/structural-bolts-en-14399-en-15048-en-1090-2/

   

   

• DergiPark - TS EN 1090-2 ve ÇYTHYDE Kalite Kontrol İlişkisi Araştırması - Link: https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/2009940

   

   

• T.C. Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı - Çelik Yapıların Tasarım, Hesap ve Yapım Esasları Yönetmeliği Uygulama Kılavuzu - Link: https://www.scribd.com/document/729379397/Celik-Yapilar-Yonetmeligi-Uygulama-Klavuzu-Csb

   

   

• Türk Yapısal Çelik Derneği (TUCSA) - Çelik Yapılar Yönetmeliği Ek Kılavuzu - Link: https://www.tucsa.org/images/yayinlar/ucretsiz_yayinlar/celik_yapilar_yonetmeligi_7-5-22822-Ek.pdf

   

   

• İMO İstanbul - Çelik Yapılar Tasarım Yönetmeliği Seminer Notları (Sezai Güvensoy) - Link: https://imoistanbul.org/imoarsiv/seminer-notlari-ekim-2016/sezai-guvensoy/seminer-notlari.pdf

   

   

• Çelik Yapıların Tasarım, Hesap ve Yapım Esasları Yönetmeliği (ÇYTHYDE) Resmi Gazete Metni - Link: https://www.tolay.com.tr/files/2024/01/turkish-steel-design-code-.pdf

   

   

2. Amerikan Standartları (AISC / RCSC / AASHTO)

• RCSC (Research Council on Structural Connections) - Specification for Structural Joints Using High-Strength Bolts - Link: https://www.aisc.org/aisc/publications/current-standards/rcsc-standard/

   

   

• Portland Bolt - Turn of the Nut Method (Somun Döndürme Yöntemi) ve Ankraj Uygulamaları - Link: https://www.portlandbolt.com/technical/faqs/turn-nut-method/

   

   

• BMA Engineering - Yapısal Cıvatalama Tasarım ve Uygulama Notları (AISC/RCSC) - Link: https://www.nrc.gov/docs/ml1214/ml12146a143.pdf

   

   

• University of Memphis - CIVL 3131 Çelik Yapı Bağlantıları Ders Notları (Yüksek Mukavemetli Cıvatalar) - Link: http://www.ce.memphis.edu/3131/notes/pdfs/Chapter_7.5-6_connections.pdf

   

   

• Al-Mustansiriya University - Çelik Yapılarda Esnek ve Rijit Bağlantı Tipleri Notları (AISC) - Link: https://www.uomustansiriyah.edu.iq/media/lectures/5/5_2019_03_06!04_25_04_PM.pdf

   

   

• Industrial Monitor Direct - Önçekmesiz (Snug-Tight) ve Önçekmeli (Preloaded) Birleşim Farkları - Link: https://industrialmonitordirect.com/blogs/knowledgebase/structural-bolt-torque-non-preloaded-vs-preloaded-connections

   

   

• Grokipedia - Sürtünme Etkili (Slip-Critical) Birleşim Tasarımı ve Yüzey Sınıfları - Link: https://grokipedia.com/page/Slip-critical_joint

   

   

• Haydon Bolts - Çelik Bağlantı Tipleri (Snug-Tightened, Pretensioned, Slip-Critical) - Link: https://haydonbolts.com/products/joint-types/

   

   

3. Rusya Standartları (SP / SNiP / GOST)

• SP 16.13330.2017 "Стальные конструкции" (Rusya Çelik Yapılar Resmi Standart Dokümanı) - Link: https://vrn.legionural.ru/upload/documents/%D0%A1%D0%9F%2016.13330.2017%20%D0%B8%D0%B7%D0%BC1.pdf

   

   

• SP 16.13330.2017 Değişiklik No:3 (Temel Ankraj Bulonları ve Malzeme Güncellemesi) - Link: https://nav.tn.ru/cloud/iblock/33d/33dbefaca95908f1bf9248481cdd98b7/SP-16.13330.2017-Izmenenie--3_.pdf

   

   

• Meganorm - SP 16.13330.2017 Resmi Standart Portalı - Link: https://meganorm.ru/mega_doc/norm_update_29032025/pravila/0/sp_16_13330_2017_svod_pravil_stalnye_konstruktsii.html

   

   

• Meganorm - СНиП II-23-81 (SP 16.13330) Arşiv Doküman Sayfası* - Link: https://meganorm.ru/Data2/1/4293745/4293745484.htm

   

   

• Garant.ru - SP 16.13330 Standardına Göre Sismik Alanlarda Gevşeme Emniyeti - Link: https://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/70198900/

   

   

• OSTEC - Kablo Kanalı Sistemleri ve SP 16.13330 Uyarınca Cıvata Sabitleme Kuralları - Link: https://ostec.ru/upload/iblock/1b8/aa2w4mb6v8k8zs18fmuvwjan1q87asop/Instruktsiya_KNS_2025.pdf

   

   

• ETP Metal-IT - Modüler Çelik Yapılar Teknik Şartnamesi ve SP 16 Standartları - Link: https://etp.metal-it.ru/files/get/3XgS7KtJpAi6nQiiCvCRKMRvNZb8y8MbV7uJtK9HcwcyFDNvbjynVPbik8swT64saK/%D0%A2%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5%20%D0%B7%D0%B0%D0%B4%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5.pdf

   

   

• CCCP3D Forum - Rus Yapı Mühendisliği Forumu SP 16 Kontra Somun (Контргайка) Normları - Link: https://cccp3d.ru/topic/140113-%D0%BC%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82-%D0%B7%D0%B0%D1%82%D1%8F%D0%B6%D0%BA%D0%B8-%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D1%82%D1%80%D0%B3%D0%B0%D0%B5%D0%BA/

   

   

• ZMK.ru - SP 16.13330.2017 Madde 13 ve 14 Çerçevesinde Çelik Montaj Detayları - Link: https://www.zmk.ru/wp-content/uploads/2022/11/417-08.21-%D0%90%D0%A11-%D0%B8%D0%B7%D0%BC.123.pdf

   

   

4. Gevşeme Mekanizmaları, Çift Somun Teorisi ve Kilitleme Teknolojileri

• Bill Eccles (Bolt Science) - "The Use of Two Nuts to Prevent Self-Loosening" (Junker Titreşim Analizi) - Link: https://www.boltscience.com/pages/twonuts.htm

   

   

• Matrix Engineering - İnce Somun (Jam Nut) Sıkma Sırası ve Mekanik Kilitlenme Teorisi - Link: https://www.matrixengrg.com/the-use-of-two-nuts-to-prevent-self-loosening-intro/

   

   

• AYA Fasteners - Çift Somun Sisteminde Dişlerin Birbirine Sıkışması (Jammed Threads) İlkesi - Link: https://www.ayafasteners.com/news/the-use-of-two-nuts-to-prevent-self-loosening-63844149.html

   

   

• Industrial Monitor Direct - Ağır Altıgen Somunlar (ASTM A563/A194) ve Çift Somun Tasarımı - Link: https://industrialmonitordirect.com/blogs/knowledgebase/double-nut-anchor-bolt-substitution-requirements

   

   

• Nord-Lock Group - Çelik Yapı Pulları ve Junker Testine Göre Önçekme Kayıplarının Engellenmesi - Link: https://www.nord-lock.com/tr-tr/nord-lock/by-industry/steel-construction/