Asansör Kuyu Statik Hesabı ve Yük Aktarımı

Mühendislik Özeti: Asansör kuyu statik hesabı, dikey taşıma sisteminin binanın taşıyıcı iskeletine (kuyu betonarme perdeleri, kuyu taban döşemesi ve kuyu tavanı) aktardığı dinamik ve statik yüklerin belirlenmesidir. TS EN 81-20:2020 Madde 5.7.1.4, kılavuz rayların konsollarına ve binaya sabitlendikleri bağlantıların binanın taşıma kapasitesi içinde kalmasını şart koşar; Madde 5.7.2.3 ise kılavuz raylara etkiyen kuvvetlerin nasıl belirleneceğini tanımlar. Hazırlanan yük tablosu, yapı statik mühendisinin kuyu perdelerini ve ankraj noktalarını boyutlandırabilmesi için gereklidir ve projelendirme aşamasında yapı projesine eklenir.

1. Mekanik - İnşaat Mühendisliği Arayüzü ve Sorumluluk Sınırları

Bina projelerinde en sık yaşanan şantiye revizyonları ve gecikmeler, asansör mekanik tasarımı ile inşaat statik projesi arasındaki koordinasyon eksikliğinden kaynaklanır.

İnşaat mühendisleri yapıyı tasarlarken kuyu boşluğunu genellikle bir “boşluk” olarak modeller; ancak bir asansör sistemi yapıya:

Kuyu tabanında şok darbe yükleri (tampon çarpması),
Kuyu duvarlarında periyodik yatay titreşim ve kesme kuvvetleri (ray konsolları),
Kuyu tavanında ise sürekli asılı çekme kuvvetleri (MRL makine şasesi ve halat askıları) uygular.

TS EN 81-20 Asansör Kuyusu Statik Yük İletim ve Reaksiyon Modeli — ŞEKİL 3: TS EN 81-20:2020 Madde 5.7.2.3 Kapsamında Asansör Kuyusunda Yapıya İletilen Düşey ve Yatay Yük Vektörleri

2. Kuyuya Aktarılan 3 Temel Yük Grubu ve Matematiksel Bağıntılar

A) Kuyu Tabanına (Döşemeye) İletilen Yükler

Kuyu tabanı döşemesi iki farklı yük bileşeni tarafından zorlanır:

1. Tampon Çarpma Kuvvetleri (F_buf)

Kabin veya karşı ağırlık kuyu dibi tamponlarına vurduğunda sönümleme esnasında kuyu tabanına tekil nokta yükü iletilir:

Enerji Depolayan Yaylı Tamponlar:

F_{buf} = 4 \cdot g_n \cdot (P + Q)

Enerji Tüketen Hidrolik Tamponlar:

F_{buf} = 2 \cdot g_n \cdot (P + Q)

Görüldüğü üzere yaylı tamponlarda döşemeye binen darbe kuvveti kabin toplam ağırlığının 4 katına çıkmaktadır. Bu nedenle v ≥ 1.0 m/s hızlardaki asansörlerde hidrolik tampon kullanımı kuyu tabanı döşemesine gelen reaksiyonu yarı yarıya azaltır.

2. Kılavuz Ray Ayak Düşey Kuvvetleri (F_v,ray)

Kılavuz raylar kuyu tabanındaki ray ayaklarına basar. Normal işletmede yalnızca rayların kendi kütlesi aktarılırken, güvenlik tertibatı (paraşüt freni) devreye girdiğinde kabinin tüm kinetik enerjisi raylar üzerinden kuyu tabanına iletilir:

F_{v,ray} = M_{ray} \cdot g_n + \frac{k_1 \cdot g_n \cdot (P + Q)}{2}

Burada M_ray kuyu boyunca uzanan kılavuz ray dizisinin toplam kütlesidir.

B) Kuyu Duvarlarına ve Kılavuz Ray Konsollarına İletilen Yatay Kuvvetler

Kabin seyir esnasında eksantrik yükleme, rüzgar basıncı (panoramik kuyularda) veya kılavuz ray ek yerlerindeki sapmalar nedeniyle sağa-sola ve öne-arkaya yalpalar. Bu hareket kılavuz patenler vasıtasıyla ray konsollarına aktarılır:

Kılavuz Ray Konsolu Yatay Kuvvet Hesabı TS EN 81-50 §5.2.1

Konsol aralığı boyunca kılavuz raya etkiyen yatay kuvvet bileşenleri (F_x, F_y):

F_x = \frac{k_1 \cdot g_n \cdot \left[ Q \cdot e_x + P \cdot x_p \right]}{h_k \cdot 2}

F_y = \frac{k_1 \cdot g_n \cdot \left[ Q \cdot e_y + P \cdot y_p \right]}{h_k \cdot 2}

e_x, e_y: Yük ağırlık merkezinin kabin merkezine eksantrikliği [m]

h_k: Üst ve alt paten eksenleri arasındaki düşey mesafe [m]

k₁: Dinamik darbe faktörü (Normal seyirde 1.2, paraşüt anında 2.0 – 3.0)

l_k: Ray konsolları arasındaki düşey açıklık [m] (Tipik: 1.5 – 2.5 m)

C) Kuyu Tavanına (Overhead) İletilen Yükler (MRL Sistemler)

Makine dairesiz (MRL) sistemlerde tahrik motoru ve halat askı mesnetleri doğrudan kuyu tavanındaki betonarme hatıla veya rayların üst uzantılarına mesnetlenir. Kuyu tavanına aktarılan toplam statik ve dinamik askı kuvveti:

F_{\text{tavan}} = \left( P + Q + M_{cwt} + M_{halat} + M_{makine} \right) \cdot g_n \cdot k_{\text{dyn}}

Dinamik katsayı k_dyn = 1.4 – 1.6 alınarak motorun kalkış/duruş anındaki tork darbeleri ve frenleme tepkileri emniyete alınır.

3. Sayısal Örnek Vaka: 10 Duraklı 1000 kg MRL Kuyu Statik Raporu

İnşaat statik proje mühendisine teslim edilecek resmi yük bildirim şablonu:

İNŞAAT STATİK YÜK BİLDİRİM VERİSİ

Proje: 1000 kg / 13 Kişi — v = 1.6 m/s — Seyir: 30 m — Dişlisiz MRL

Beyan Yükü (Q)1000 kg

Kabin Darası (P)1200 kg

Karşı Ağırlık (CWT)1650 kg

Konsol Aralığı (lk)2000 mm

Kabin Ray TipiT90/B (12.25 kg/m)

Karşı Ağırlık RayıT50/A (5.60 kg/m)

Tampon TipiHidrolik (Enerji Tüketen)

Yük Konumu	Yükleme Türü	İşletme Yükü (kN)	Kritik / Darbe Yükü (kN)	Açıklama / Tasarım Notu
Kuyu Tabanı (P1)	Kabin Tamponu	0.0 kN	43.2 kN	Hidrolik tampon altı tekil basınç plakası
Kuyu Tabanı (P2)	Karşı Ağırlık Tamponu	0.0 kN	32.4 kN	Karşı ağırlık tampon mesnet tabanı
Kuyu Tabanı (P3)	Kabin Ray Ayakları	3.7 kN	25.3 kN	Paraşüt freni tutması anında düşey basma
Kuyu Perdesi (Konsol)	Yatay Fx (Genişlik)	1.8 kN	4.2 kN	Konsol bağlantı dübelinde kesme kuvveti
Kuyu Perdesi (Konsol)	Yatay Fy (Derinlik)	2.4 kN	5.8 kN	Konsol bağlantı dübelinde çekme (pull-out)
Kuyu Tavanı (M1)	MRL Motor Askısı	41.5 kN	62.3 kN	Tavan mesnet kirişine binen düşey asılı yük

4. Şantiyede En Sık Karşılaşılan 3 Kritik Kuyu Problemi

Problem 1: Tuğla veya Gazbeton Kuyu Duvarı Krizi

Şantiyede mimari projede kuyu perdeleri betonarme gösterilmesine rağmen, uygulamada kuyu duvarları gazbeton (ytong) veya briket ile örülebilir. Standart çelik mekanik dübeller bu malzemelerde çekme dayanımını sağlayamaz. Çözüm: Her konsol kotuna (2000 mm'de bir) çelik UPN kuşak profilleri veya betonarme hatıl projelendirilmeli; aksi halde kimyasal ankraj tijleri duvarı arkadan delerek karşı plakayla (sandviç plaka) sıkılmalıdır.

Problem 2: Konsol Aralığının Kontrolsüz Uzatılması

Kat yükseklikleri 3.5 metre ve üzeri olan ticari binalarda ara kat kirişi atılmadığında ray konsolu açıklığı da 3.5 metreye çıkar. Konsol aralığı 2.0 m'den 3.5 m'ye çıktığında raydaki eğilme gerilmesi ve sehim kübik (L³) olarak artar. Bu durum rayların paraşüt tutması anında burkulmasına (buckling) neden olur.

Deprem Şartı (TS EN 81-77 & TBDY 2018 Entegrasyonu)

Deprem etkisi altında kuvvetler TS EN 81-77 kapsamında değerlendirilir. Sismik kuyu analizinde yapının elastik deprem ivmesi katsayıları dikkate alınarak ray konsollarına ek yatay atalet kuvvetleri eklenir; patenlerin raydan ayrılmasını önleyen tutucu plakalar (retainer plates) da bu değerlendirmede ele alınır. Kapsam yapı sınıfı ve deprem bölgesine göre değiştiğinden, her proje için ayrıca incelenmesi gerekir.

5. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

Kuyu tabanı döşeme kalınlığı en az kaç cm olmalıdır?

Asansör tampon ve ray düşey reaksiyonlarını güvenle karşılamak için betonarme kuyu tabanı radye veya tekil temel döşeme kalınlığı genellikle en az 25-30 cm olarak tasarlanır ve çift sıra donatı filesi ile takviye edilir.

İnşaat mühendisine kuyu statik raporu hangi aşamada teslim edilmelidir?

Bina kaba inşaat kalıp ve donatı planları dökülmeden önce (statik proje ruhsat aşamasında) verilmelidir. Beton döküldükten sonra verilen yükler kuyu perdesinde karot delikleri veya sonradan eklenen masraflı çelik karkaslara yol açar.

Ray konsolu ankraj dübellerinde çekme (pull-out) testi zorunlu mudur?

Özellikle kamu binaları ve yüksek hızlı asansör projelerinde yapı denetim kuruluşları ve onaylanmış kuruluşlar, konsol montajı sonrası torkmetre ile tork kontrolü ve rastgele seçilen dübellerde hidrolik çekme testi raporu talep etmektedir.

Kaynaklar ve Hesap Kabulleri

Standartlar

TS EN 81-20:2020 — Yolcu ve yük yolcu asansörleri için yapım ve montaj güvenlik kuralları
- Madde 5.7 — Kılavuz raylar
- Madde 5.7.1.4 — Kılavuz rayların konsollarına ve binaya sabitlendikleri bağlantılar
- Madde 5.7.2 — İzin verilen gerilme ve sehimler
- Madde 5.7.2.2 — Yük durumları
- Madde 5.7.2.3 — Kılavuz raylara etkiyen kuvvetler
- Madde 5.7.3 — Yükler ve kuvvetler birleşimi
- Madde 5.7.4 — Darbe faktörleri
TS EN 81-50:2020 — Asansör bileşenleri için tasarım kuralları, hesaplamalar ve doğrulamalar
- Madde 5.10 — Kılavuz rayların hesaplanması
TS EN 81-77 — Asansör tasarımı için deprem gereklilikleri (kapsam ayrıca değerlendirilir)

Hesap kabulleri

Örnekteki sayısal değerler belirtilen kabin, kapasite ve konsol aralığı için seçilmiş örnek bir düzenlemeye aittir.
Malzeme özellikleri (akma dayanımı, elastisite modülü) projede belirlenen malzeme sınıfına göre alınmıştır.
Ankraj ve dübel kapasiteleri için yüzey durumu, delik çapı ve gömme derinliği etkili olduğundan üretici verisi esas alınmıştır.
Deprem kuvvetleri yapı sınıfı ve deprem bölgesine göre ayrıca belirlenir.

Kapsam notu: Bu içerik eğitim ve bilgilendirme amaçlıdır. Gerçek projelerde üretici teknik dokümanları, yürürlükteki mevzuat ve yetkili proje mühendisinin incelemesi esastır. Buradaki değerler doğrudan tasarım ölçüsü olarak kullanılamaz.

MKY

Mücahit Kaan YiğitMakine Mühendisi — Asansör Tasarımı ve Dayanım Analizi

Makine mühendisi. Asansör ve dikey ulaşım taşıyıcı sistemlerinde makine şasesi, süspansiyon çerçevesi, halat dönüşü ve ağırlık şasesi tasarımı ile statik-dinamik dayanım analizi üzerine çalışıyorum. Altı asansör firmasına parça bazlı analiz ve dayanım raporu hazırladım.

Asansör projelendirme ve analiz sorularınız için iletişime geçebilirsiniz →

MÜHENDİSLİK HİZMETİ

Bu analizi veya tasarımı projeniz için birlikte gerçekleştirelim

EN 81 standartlarına uygun statik/dinamik hesap raporu ve 3D CAD modelleme talepleriniz için iletişime geçebilirsiniz.

Teklif Al / Danış