Türkçe içerikEnglish version →
YAYIN: 01.10.2026SÜRE: 9 dk okumaYAZAR: Mücahit Kaan YiğitETİKETLER: EN 81-20, Kabin Şasesi, FEM, Mukavemet, Yapısal Analiz

EN 81-20'ye Göre Kabin Şasesi Mukavemet ve Sehim Hesabı

Kabin süspansiyon çerçevesi (şase) için kritik yükleme senaryoları, izin verilen gerilme sınırları, sehim kriteri ve sayısal örnek vaka hesabı.

Mühendislik Özeti: Asansör kabin süspansiyon çerçevesi (şase), dikey taşımacılık sisteminin ana omurgasıdır. TS EN 81-20:2020, şase boyutlandırmasının dayanacağı girdileri üç başlıkta tanımlar: Madde 5.7.2 (İzin verilen gerilme ve sehimler), Madde 5.7.2.3 (Kılavuz raylara etkiyen kuvvetler) ve Madde 5.7.4 (Darbe faktörleri). Bu çerçevede yalnızca statik taşıma kapasitesi değil; güvenlik tertibatının (paraşüt freni) devreye girdiği dinamik durumlar ile kılavuz ray patenlerinin kasılmasını önleyen sehim (deflection) sınırları birlikte değerlendirilir.

1. Kabin Şasesi Taşıyıcı Sistemi ve Kuvvet Dağılımı

Kabin şasesi tipik olarak üç ana yapısal eleman grubundan meydana gelir:

  1. Üst Başlık Kirişi (Crosshead): Halat bağlantı noktalarını, askı pabuçlarını veya saptırma/askı makaralarını taşır. Çekme ve eğilme gerilmelerine maruz kalır.
  2. Yan Dikmeler (Uprights / Stiles): Kabin ağırlığını ve taban momentlerini üst başlığa iletir. Eksenel çekme kuvvetlerinin yanı sıra eksantrik yükleme nedeniyle eğilme ve burkulmaya maruz kalır.
  3. Alt Güvenlik Kirişi (Safety Plank): Kabin taban döşemesini taşır ve her iki ucunda kılavuz patenler ile güvenlik tertibatı (paraşüt blokları) yer alır. En yüksek eğilme momentleri bu kirişte meydana gelir.
EN 81-20 Asansör Kabin Şasesi Statik Yükleme ve Eğilme Momenti Modeli
ŞEKİL 2: TS EN 81-20:2020 Madde 5.7.4 (Darbe Faktörleri) Kapsamında Kabin Süspansiyon Çerçevesi Statik Kuvvet Dağılımı ve Emniyet Kirişi Eğilme Modeli

2. EN 81-20 Standart Senaryoları ve İzin Verilen Gerilmeler

TS EN 81-20:2020 Madde 5.7.4 (Darbe faktörleri) kapsamında değerlendirilen üç temel yük durumu aşağıdaki gibidir:

Senaryo 1: Normal İşletme ve Eksantrik Yükleme

Kabin nominal beyan yükü (Q) ve kabin darası (P) ile yüklüdür. Standart gereğince insan veya yükün kabin tabanına kusursuz homojen dağılmadığı kabul edilir:

  • Yük ağırlık merkezinin kabin genişliği (D_x) ve derinliği (D_y) doğrultusunda eksantrik yerleştiği varsayılır (e_x = D_x / 8, e_y = D_y / 8).
  • Bu eksantriklik kılavuz patenlerinde zıt yönlü yatay tepki kuvvetleri (F_x, F_y) oluşturarak yan dikmelerde şiddetli burulma ve eğilme gerilmesi üretir.

Senaryo 2: Güvenlik Tertibatı (Paraşüt Freni) Çalışması

Kabin aşağı yönde aşırı hıza ulaştığında paraşüt fren blokları kılavuz rayları ısırır. Sistem anında durdurulurken oluşan dinamik yavaşlama kuvveti standart darbe katsayısı (k₁) ile hesaplanır:

Fpara=k1⋅gn⋅(P+Q)F_{\text{para}} = k_1 \cdot g_n \cdot (P + Q)
  • Kaymalı (ilerlemeli) paraşüt frenlerinde: k₁ = 2.0
  • Ani etkili tampon etkili paraşütlerde: k₁ = 3.0
  • Ani etkili sert paraşütlerde: k₁ = 5.0

Bu kuvvet alt kirişin uçlarından kılavuz raylara aktarıldığı için alt kiriş ters eğilmeye maruz kalır.

Senaryo 3: Tampona Çarpma (Buffer Engagement)

Kabin kuyu dibi tamponlarına beyan hızının %115’i ile çarptığında kuyu tabanından gelen reaksiyon kuvvetleri alt kirişi yerel basma ve ezilme gerilmelerine (web crippling) maruz bırakır.

İzin Verilen Emniyet Gerilmesi Sınırı TS EN 81-20 §5.4.3.2

Normal işletme ve paraşüt freni senaryolarında eşdeğer von Mises gerilmesi malzemenin akma sınırına göre belirlenen emniyet sınırını aşamaz:

σeq≤σall=ReSm\sigma_{\text{eq}} \le \sigma_{\text{all}} = \frac{R_e}{S_m}
R_e: Malzemenin akma dayanımı [MPa] (S235 için 235 MPa, S355 için 355 MPa)
S_m: Standart güvenlik katsayısı (Normal çalışma için S_m ≥ 2.25)
σ_all: S235JR çeliği için ≈ 104.4 MPa, S355JR için ≈ 157.7 MPa

3. Sehim (Deflection) Kriteri: Neden Yalnızca Mukavemet Yetmez?

Mühendislik hesaplarında yapılan en yaygın hata, yalnızca gerilme kontrolü yapıp sehim sınırlarını ihmal etmektir. Bir şase akma dayanımı açısından emniyetli olsa bile kiriş esnemesi şu tehlikeli sonuçlara yol açar:

  1. Kabin Kapısı ve Kat Kapısı Sürtmesi: Alt kirişin esnemesi kabin tabanını eğerek eşik mesafesini bozar. EN 81-20’ye göre kat eşiği ile kabin eşiği arasındaki boşluk 35 mm’yi geçemez ve montaj toleransı ± 5 mm’dir.
  2. Kılavuz Paten Kasılması (Binding): Şase esnediğinde ray patenleri kılavuz ray yüzeyine açılı basar; sürtünme artar, asansörde titreşim ve ses başlar, acil durumlarda paraşüt freni rayı kilitler.
Alt Kiriş Maksimum İzin Verilen Sehim Sınırı Örnek tasarım ölçütü — TS EN 81-20:2020 Madde 5.7.2 (İzin verilen gerilme ve sehimler)

Alt kirişte nominal beyan yükü (Q) ve kabin darası (P) altındaki sehim şu iki sınırı aşamaz:

fmax⁡≤min⁡(L1000,  2.0 mm)f_{\max} \le \min\left(\frac{L}{1000}, \; 2.0\text{ mm}\right) 
<p>Burada <strong>L</strong> kılavuz ray eksenleri arasındaki mesafedir (Karkas açıklığı, DBG - Distance Between Guides).</p>

4. Sayısal Örnek Vaka: 1000 kg MRL Kabin Şasesi Hesabı

Gerçek bir 13 kişilik yolcu asansörü şasesi için alt kiriş boyutlandırmasını adım adım yapalım.

Hesap Kapsamı

Aşağıdaki sayısal örnek yalnızca Senaryo 1 (normal işletme, statik düşey yük) için gerçekleştirilmiştir. Senaryo 2 (güvenlik tertibatı) ve Senaryo 3 (tampon teması) için gereken k₁ değerleri yukarıda tanımlıdır ancak bu yazının kapsamı dışındadır; gerçek projelerde her iki durum için de ayrı hesap yapılmalı ve sonuçlar birlikte değerlendirilmelidir.

SAYISAL TASARIM VAKASI

1000 kg MRL Kabin Alt Güvenlik Kirişi Mukavemet ve Sehim Doğrulaması

Beyan Yükü (Q)1000 kg
Kabin Darası (P)1200 kg
Karkas Açıklığı (L / DBG)1600 mm
Kullanılan Profil2x UPN 140 (S235JR)
Profil Mukavemet Momenti (Wx)2 x 86.4 = 172.8 cm³
Profil Atalet Momenti (Ix)2 x 605 = 1210 cm⁴
Elastisite Modülü (E)210,000 MPa (Çelik)
Akma Sınırı (Re)235 MPa
Adım 1: Toplam Düşey Yük ve Eğilme Momenti

Toplam statik kütle: M = P + Q = 1200 + 1000 = 2200 kg

Toplam yerçekimi kuvveti: F = 2200 × 9.81 ≈ 21582 N

Kabin taban bağlantılarından kirişe iki mesnet olarak aktarılan basitleştirilmiş maksimum eğilme momenti:

Mmax⁡=F⋅L4=21582 N×1.6 m4=8633 N⋅mM_{\max} = \frac{F \cdot L}{4} = \frac{21582\text{ N} \times 1.6\text{ m}}{4} = 8633\text{ N}\cdot\text{m}
Adım 2: Eğilme Gerilmesi Kontrolü

Mukavemet momenti: Wx = 172.8 cm³ = 172,800 mm³

σ=Mmax⁡Wx=8.633×106 N⋅mm172800 mm3=49.96 MPa\sigma = \frac{M_{\max}}{W_x} = \frac{8.633\times 10^6\text{ N}\cdot\text{mm}}{172800\text{ mm}^3} = 49.96\text{ MPa}

İzin verilen sınır: σ_all = 235 / 2.25 = 104.4 MPa

Gerilme Kontrolü: 49,96 MPa ≤ 104,4 MPa → gerilme, izin verilen sınırın %48'i düzeyindedir.

Güvenlik payı: Akma sınırına (Re = 235 MPa) göre gerçek emniyet katsayısı 235 / 49,96 ≈ 4,7'dir.

Not: İzin verilen gerilmenin gerçek gerilmeye oranı 2,09'dur. Bu değer bir tasarım payıdır (yük kaç kat artırılabilir), emniyet katsayısı olarak kullanılmaz.

Adım 3: Sehim (Deflection) Doğrulaması

Basit mesnetli kirişte orta nokta sehimi (Ix = 1210 cm⁴ = 1.21 × 10⁷ mm⁴):

f=F⋅L348⋅E⋅Ixf = \frac{F \cdot L^3}{48 \cdot E \cdot I_x} f=21582×(1600)348×210000×(1.21×107)≈0.72 mmf = \frac{21582 \times (1600)^3}{48 \times 210000 \times (1.21\times 10^7)} \approx 0.72\text{ mm}

İzin verilen sınır: min(1600 / 1000, 2.0 mm) = 1.60 mm

Sehim Kontrolü: 0,72 mm ≤ 1,60 mm → hesaplanan sehim kabul sınırının %45'i düzeyindedir.

5. FEM (Sonlu Elemanlar Analizi) ve Analitik Hesap Farkı

Klasik analitik formüller kirişleri ideal tek boyutlu (1D) çubuk elemanlar ve sürtünmesiz mesnetler olarak kabul eder. Ancak gerçekte:

  • Cıvata Bağlantı Bölgeleri: Alt kiriş ile yan dikmelerin cıvatalandığı köşebent veya alın plakalarında delik çevrelerinde gerilme yığılması oluşur.
  • Burulma (Torsion): Eksantrik yüklemede U profiller açık kesit oldukları için eksenel dönme eğilimi gösterir. Bu nedenle modern tasarımlarda kutu kesitli veya rijit takviye plakalı kirişler tercih edilir.
  • FEM Tavsiyesi: SolidWorks Simulation veya Ansys ortamında kabuk (shell) elemanlarla yapılan analizlerde ağ boyutu cıvata delikleri çevresinde en az 2 mm seviyesine indirilmeli ve yerel von Mises gerilme pikleri incelenmelidir.
İmalat Uyarısı: Cıvata Kalitesi ve Torklama

Şase birleşimlerinde standart 6.8 kalite cıvata kullanımı tehlikelidir. EN 81-20 dinamik yüklerine maruz kalan düğüm noktalarında en az 8.8 veya 10.9 kalite cıvata ve kendinden emniyetli somun (nyloc veya Nord-Lock pul) kullanılmalı, montaj tork değerleri imalat çizimlerinde belirtilmelidir.

6. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

Kabin şasesinde neden sıcak haddelenmiş UPN yerine büküm sac tercih ediliyor?

Modern asansör imalatında CNC lazer kesim ve abkant büküm sac teknolojisi (3-4 mm S355 saclar), sıcak haddelenmiş UPN profillere göre %30 daha hafif ve delik yerleşimleri hassas şaseler üretmeyi sağlar. Ağırlığın azalması motor gücünü ve enerji tüketimini doğrudan düşürür.

Sedye ve yük asansörlerinde şase hesabı neden farklıdır?

Yük asansörlerinde yük eşikten forklift veya transpalet ile girerken tüm yük bir anlığına yalnızca ön kiriş ucuna biner. Bu durum standart kabin şasesi hesabına ek olarak eşik darbe yükü (threshold impact load) kontrolü gerektirir.

Şase sehim testi sahada nasıl denetlenir?

Onaylanmış kuruluş denetçileri kabin içine beyan yükünün 1.25 katı ağırlık yükleyerek kabin tabanına komparatör saati yerleştirir ve orta noktanın kabul kriteri olan min(DBG/1000; 2,0 mm) sınırının altında kaldığını fiziksel olarak ölçer.

Kaynaklar ve Hesap Kabulleri

Standartlar

  • TS EN 81-20:2020 — Yolcu ve yük yolcu asansörleri için yapım ve montaj güvenlik kuralları
    • Madde 3.57 — Terim: karkaş (kabini, karşı ağırlığı veya dengeleme ağırlığını taşıyan metal çerçeve)
    • Madde 5.5 — Askı tertibatı, dengeleme araçları ve ilgili koruma araçları
    • Madde 5.7 — Kılavuz raylar
    • Madde 5.7.1.4 — Kılavuz rayların konsollarına ve binaya sabitlendikleri bağlantılar
    • Madde 5.7.1.5 — Ray sabitlemeleri için izin verilen sapmalar
    • 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 (5.7.4.1 güvenlik tertibatı çalışması · 5.7.4.2 normal çalışma)
    • Madde 5.7.4.5 — İzin verilen gerilmeler
    • Madde 5.7.4.6 — İzin verilen sehimler
  • TS EN 81-50:2020 — Asansör bileşenleri için tasarım kuralları, hesaplamalar ve doğrulamalar
    • Madde 5.10 — Kılavuz rayların hesaplanması
    • Madde 5.10.6 — Sehim (eğilme) miktarları

Hesap kabulleri

  • Şase elemanlarının boyutlandırılması, yukarıdaki maddelerde tanımlanan yük durumu ve kuvvet değerleri kullanılarak yapılan mühendislik hesabıdır; sehim sınırları projede seçilen malzeme sınıfı ve birleşim detayına göre belirlenir.
  • Malzeme özellikleri (akma dayanımı, elastisite modülü) projede belirlenen sınıfa göre alınmıştır.
  • Birleşimler (kaynaklı veya cıvatalı) grup mukavemeti ve kaynak verimliliği dikkate alınarak ayrıca kontrol edilir.
  • Sonlu elemanlar analizinde elemanlar arası bağ sertleştirmesi ve kaynak bölgeleri için ayrı kontroller yapılması önerilir.

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
WhatsApp