Dairesel (döner) merdiven donatısı: helisel ve merkez kolonlu

Dairesel merdiven tipleri

Dairesel (döner) merdiven, az yer kaplaması ve görsel etkisi nedeniyle konut girişlerinde, dubleks dairelerde, otel ve AVM gibi galerili mekânlarda kullanılır. Taşıyıcı sistem açısından üç tip birbirinden belirgin biçimde ayrılır:

İlk iki tipte her basamak kendi başına küçük bir konsol elemandır ve davranış görece basittir. Helisel merdiven ise uzayda kıvrılan bir plaktır; merdivenin bütünü tek bir yapı elemanı olarak çalışır ve hesap ile detay özel bir çalışma gerektirir.

Taşıyıcı davranış: neden düz merdivenden farklı?

Düz kollu bir merdiven, eğik bir plak gibi iki mesnet arasında eğilmeye çalışır; donatısı alt yüzde açıklık, üst yüzde mesnet donatısıdır. Dairesel merdivende ise yük, plağın eksenine göre dışmerkez bir yörüngede ilerler:

• Eğilme: Plak, helis boyunca bir kiriş gibi eğilir.
• Burulma: Dış yarıçaptaki basamak parçaları iç yarıçaptakilerden daha uzun ve ağırdır; yükün ağırlık merkezi merdiven ekseninin dışında kalır ve plak kendi ekseni etrafında burulur.
• Eksenel kuvvet ve yanal eğilme: Helisel geometri, uç mesnetlerde yatay tepkiler doğurur; plak kendi düzleminde de eğilir.

Merkez kolonlu tipte ise basamak konsollarının momentleri kolona aktarılır. Basamaklar kolonun çevresine eşit dağılmadığı sürece (yani bir anda yalnızca bir tarafta yük olduğu durumda) kolon eğilme ve burulma etkisi altında kalır. Bu nedenle merkez kolonu ince bir boru gibi düşünmek yanlıştır; boyutu ve donatısı hesapla belirlenmelidir.

Helisel merdivenler için uç mesnetlerin (alt ve üst döşeme ya da kiriş) yeterli rijitlikte olması şarttır; mesnet dönerse plakta öngörülmeyen kuvvetler oluşur.

Yönetmelik çerçevesi

TS 500 ve TBDY 2018'de dairesel merdivenlere özel ayrı bir donatı tablosu yoktur; genel betonarme kuralları uygulanır:

• Plak gibi çalışan merdivenlerde döşeme kuralları: TS 500'e göre kalınlık en az 80 mm, net paspayı en az 15 mm. Konsol çalışan basamaklarda konsol açıklığına göre kalınlık ℓn/12 mantığıyla kontrol edilir.
• Bütün çubuklar mesnet elemanına (kolon, perde, döşeme) en az kenetlenme boyu ℓb = 0,12·(fyd/fctd)·Φ ≥ 20Φ kadar ankre edilir.
• Ekler mümkünse az zorlanan bölgelerde yapılır; bindirme boyu ℓ0 = (1 + 0,5r)·ℓb bağıntısıyla, aynı kesitte eklenen donatı oranına göre büyütülür.
• Merkez kolon bir kolon olarak tasarlanıyorsa kolon kuralları (boyuna donatı oranı, sarılma bölgesi, etriye aralıkları) geçerlidir.

Merdivenin bina taşıyıcı sistemine nasıl bağlandığı, deprem davranışını da etkiler; bağlantı detayları için merdiven ile kiriş ve perde bağlantısı yazımıza bakabilirsiniz.

Geometri ve sayısal örnek: 270° helisel merdiven

Veriler: iç yarıçap 0,60 m, dış yarıçap 1,60 m (kol genişliği 1,00 m), kat yüksekliği 3,00 m, toplam dönüş 270°, 18 rıht.

1. Rıht yüksekliği: 300 / 18 ≈ 16,7 cm.
2. Açısal bölüm: 270° / 18 = 15° her basamak.
3. Yürüme çizgisi: kolun ortasında, r = 1,10 m alınırsa basamak genişliği 1,10 × π × 15/180 ≈ 28,8 cm. Kontrol: 2 × 16,7 + 28,8 ≈ 62,2 cm; konforlu aralıkta.
4. Kenarlardaki basamak genişliği: iç kenarda 0,60 × 0,2618 ≈ 15,7 cm, dış kenarda 1,60 × 0,2618 ≈ 41,9 cm.
5. Helis boyları: 270° = 4,712 rad. Yatay yay uzunluğu r × 4,712, yükseklik 3,00 m:
   • İç kenar (r = 0,60): yay 2,83 m → helis √(2,83² + 3,00²) ≈ 4,12 m
   • Orta (r = 1,10): yay 5,18 m → helis ≈ 5,99 m
   • Dış kenar (r = 1,60): yay 7,54 m → helis ≈ 8,11 m

Sonuç: helis boyunca uzanan her boyuna çubuğun boyu, bulunduğu yarıçapa göre 4,1 m ile 8,1 m arasında değişir. Bütün çubuklara tek boy yazmak ya da yatay izdüşümü kullanmak metrajı ve uygulamayı yanlış yapar. Çubuklar plak kalınlığı içinde, iki yüzde ve eşit aralıkla (yarıçap doğrultusunda) dizilir; her biri ayrı poz ya da “değişken boylu” poz olarak gösterilir.

Basamak ölçülerinin konfor açısından seçimi için merdiven basamak ölçüleri yazımıza bakabilirsiniz.

Donatı düzeni: üç tipin detayı

Merkez kolonlu merdiven

Her basamak, kolondan dışa doğru daralan bir konsol plaktır. Asıl donatı basamağın üst yüzündedir ve kolonun içine kenetlenme boyu kadar uzatılır ya da kolonun karşı tarafına kadar geçirilir. Basamağın alt yüzünde dağıtma ve asgari donatı bulunur. Kolonda basamak donatısının gireceği seviyeler sıkışık olacağından kolon boyuna donatısıyla basamak çubuklarının çakışması enkesitte kontrol edilmelidir.

Dış perdeye mesnetli merdiven

Basamak üst donatısı perdeye ankre edilir. Perde ile merdiven birlikte dökülüyorsa çubuklar perdeye doğrudan uzatılır; ayrı dökülüyorsa perdede filiz bırakılır ya da kimyasal ankraj kullanılır. Filiz kotları perde detayında her basamak için ayrı gösterilmelidir; helis boyunca her filiz farklı kottadır.

Helisel merdiven

• Boyuna (helis) donatısı: Alt ve üst yüzde, plağın eğrisi boyunca. Uçlarda alt ve üst mesnet döşemesine kenetlenir.
• Radyal (enine) donatı: Yarıçap doğrultusunda, kol genişliği boyunca; burulmaya karşı iki yüzdeki çubuklar kenarlarda birbirine bağlanarak kapalı bir düzen oluşturması tercih edilir.
• Kenar çubukları: İç ve dış kenarda, kenar boyunca birer kalın çubuk burulma ve kenar gerilmeleri için yararlıdır.
• Basamak dolguları: Basamaklar plakla birlikte dökülüyorsa basamak üçgenine küçük çaplı firkete konabilir.

Helis çubukları demirhanede düz kesilir, şantiyede kalıp üzerinde helise göre bükülerek bağlanır. Bu nedenle helis donatısında aşırı kalın çaplardan kaçınmak uygulamayı kolaylaştırır.

Detay paftası nasıl çizilir?

1. Plan (1/20 – 1/25): Merkez noktası, iç ve dış yarıçap, açısal basamak bölümleri, yürüme çizgisi, basamak numaraları ve çıkış yönü oku.
2. Açılım kesiti: Helisin yürüme çizgisi üzerinden düzleme açılmış hali; rıhtlar, plak kalınlığı ve alt-üst mesnet bağlantısı bu görünüşte netleşir.
3. Radyal kesitler: Başlangıç, orta ve bitişte birer radyal kesit; plak kalınlığı, iki yüz donatısı ve kenar çubukları gösterilir.
4. Donatı tablosu: Her helis çubuğunun yarıçapı ve boyu tablo halinde verilir; demirci boyu tablodan okur.
5. Mesnet detayları: Alt ve üst döşemeye ankraj, gerekiyorsa kiriş içinden geçiş.

Düz kollu merdivenlerin donatı detayının mantığı için betonarme merdiven donatısı nasıl çizilir yazımıza, basamakların konsol çalıştığı durumlar için konsol merdiven detayı yazımıza bakabilirsiniz. Düz ve kırık kollu merdivenlerin detayını KNCad gibi bir statik detay programı poz ve metrajıyla üretebilir; helisel merdivende ise açılım ve boy tablosunun bu yazıdaki mantıkla kontrol edilmesi gerekir. Merdiven detay araçları için merdiven detayı sayfasına bakabilirsiniz.

Helisel merdivende metraj ve demirhane listesi

Helisel merdivenin metrajı, düz merdivendeki “adet × tek boy” mantığıyla yapılamaz. Önerilen yol, boyuna çubukları yarıçaplarına göre gruplamaktır:

1. Kol genişliği boyunca çubuk aralığına göre çubukların yarıçaplarını listeleyin (ör. 1,00 m genişlik, 15 cm aralık → 0,60 m'den 1,60 m'ye 8 çubuk).
2. Her yarıçap için helis boyunu √((r·θ)² + H²) ile hesaplayın ve iki uçtaki mesnet ankrajını ekleyin.
3. Alt ve üst yüz için ayrı satır açın; iki yüzün yarıçapları paspayı ve plak kalınlığı nedeniyle birkaç santimetre farklıdır, küçük merdivenlerde bu fark ihmal edilebilir.
4. Radyal çubukları basamak sayısı ve aralığa göre sayın; boyları kol genişliği ve kenar ankrajıyla bulunur.

Demirhaneye giden listede her çubuğun boyunun yanında yarıçapı da yazılırsa şantiyede çubukların hangi sıraya konacağı karışmaz. Örnekteki merdivende iç kenardaki 4,1 m'lik çubuğun dış kenara konması, çubuğun mesnede hiç ulaşmaması demektir.

Sık yapılan hatalar ve kontrol listesi

Sık hatalar:

• Helisel merdiveni düz merdiven gibi yalnızca eğilmeye göre hesaplayıp burulmayı ihmal etmek.
• Bütün helis çubuklarına aynı boyu yazmak; dış kenardaki çubuk iç kenardakinin neredeyse iki katı olabilir.
• Yatay izdüşüm uzunluğunu donatı boyu olarak kullanmak.
• Merkez kolonu yalnızca düşey yüke göre boyutlandırmak.
• Dış perdede filiz kotlarını tek bir kotla vermek.
• Uç mesnetlerin rijitliğini kontrol etmemek.

Kontrol listesi:

• Merdiven tipi ve taşıma biçimi hesapta doğru modellendi mi?
• Rıht-basamak ilişkisi yürüme çizgisinde kontrol edildi mi?
• Helis çubuk boyları yarıçapa göre ayrı ayrı hesaplandı mı?
• İki yüz donatısı ve radyal çubuklar gösterildi mi?
• Bütün çubuklar mesnete ℓb kadar ankre mi?
• Merkez kolon kolon kurallarına uygun mu?
• Metraj tablosu değişken boyları doğru topluyor mu?