İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ (Bölüm-8)

Transkript

1 İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ (Bölüm-8) Ulaştırma Mühendisliği Yrd. Doç. Dr. Banu Yağcı Kaynaklar; Cimilli, Tayfun, İnşaat Mühendisliğine Giriş, Ders Notu, 1981 Doç. Dr. Kemal Selçuk Öğüt, Karayolu Mühendisliği Ders Notları, İTÜ İnşaat Fakültesi Nurettin Korkmaz, Antik Roma Çağında (MÖ 30 - MS 395) Yollar ve Mühendislik-Mimarlıkta Etik, TMH /5 1

2 Ulaşım Mühendisliği; insan ve yükün GÜVENLİ, YETERLİ, UYGUN VE EKONOMİK taşınabilmesini sağlayacak çeşitli ulaşım sistemlerinin ve bileşenlerinin PLANLANMASI, PROJELENDİRİLMESİ ve İŞLETİMİ ile uğraşan bir mühendislik branşıdır. Ulaştırma: farklı yerleşimler arasında insan ve yük hareketleri (ve haberleşmesi) için sağlanan hizmetlerdir. Yeterli bir ulaşım; gelişime neden olur, bu gelişme sebebiyle, ulaşıma ihtiyaç artar ve daha iyi bir ulaşım gerekli olur, ve bu da sağlandığında daha fazla gelişimi teşvik eder. Ulaşım, aynı zamanda bir problem olarak da gözlemlenebilmektedir: Sosyal bir problemdir. Ekonomik bir problemdir. Politik bir problemdir. Bir iş yönetimi problemidir. Bir çevre problemidir. Sosyal hareketlilik, nüfus dağılımı, konut ihtiyaçları, iş imkanları etkilenmektedir. Etkili ve göreceli olarak ucuz ulaşım, modern ekonomik başarının temelidir. Ulaşım kamu kullanımındadır, ancak, hükümet tarafından tesis edilir ve düzenlenir. Ulaşım hizmetlerinin hem satıcısı ve hem de alıcısı için analiz edilmelidir. Hava, su, kara gibi insan, hayvan ve bitki yaşamının gereksinimleri etkilemektedir. Ulaşım problemlerinin karmaşıklığı ve belirsizlikleri sebebiyle, ancak farklı disiplinlerin katılımıyla en iyi çözüm sağlanabilmektedir. Ulaşım Mühendisi, takım içerisinde bulunan çeşitli (planlamacı, ekonomist, mimar, sosyolog, jeolog ve politika bilimcileri gibi) uzmanlarla çok yakın çalışmalı ve koordinasyonu sağlamalıdır. Bu farklı disiplinlerden ayrı olarak Ulaştırma Anabilim Dalı nın ilgi alanının büyüklüğü ve konularının farklılıkları dikkate alındığında alt birimlere ayırma zorunluluğu ortaya çıkmaktadır. Bu birimler kısaca ve öncelikle, Karayolu, Demiryolu ve Hava Ulaşımları olarak ayrılabileceği gibi yine bu birimlerin birer parçası olarak Ulaşım Planlaması, Ulaşım Ekonomisi, Ulaşım İşletmesi, Ulaşım Üstyapısı gibi alt birimlerle de nitelendirilebilir. Doğal olarak, bir Ulaşım Mühendisinin bütün bu konularda yeterli ve uzman olması beklenemez. Bu sebeple, Ulaşım Mühendisleri bu alt birimlerden biri/birkaçı çerçevesinde yetiştirilmektedir. 2

3 TARİHÇE Ulaşım insan ve eşyanın bir noktadan diğer bir noktaya taşınmasıdır. Ulaşım sistemleri kara, hava ve su olmak üzere üç türlüdür. Kara ulaşımı kara ve demiryollarını kapsar. Karayollarının başlangıcı M.Ö.5000 yıllarına yani tekerleğin keşfine kadar uzanmaktadır. Ancak bugünkü anlamda kaplamalı yolların yaygın biçimde yapımı Romalılarda görülmektedir. Roma yı İmparatorluğun 11 bölgesine ve 113 eyaletine bağlayan 372 anayol bulunmaktadır. Roma İmparatorluğu nda toplam Roma mili (1 Roma mili 1500 m) uzunluğunda yol bulunduğu söylenmekte ise de bu yolların tamamı iyi kalite yol değildir. Roma yollarından en ünlüsü 120 millik kısmı taş, gerisi lav kaplama olan 360 mil uzunluğundaki Via Appia dır. En iyi Roma yolu bile bugünkü standartlara göre dar sayılabilir. Romalılar önemli yollarını sıkıştırılmış kuru zemin üzerine taş blokları yan yana dizerek yapmışlardır. Eski Roma da hiçbir şey tesadüfi ve gelişigüzel olmamıştır. Romalılar inşa ettikleri kentleri ve yollarını hep planlayarak yapmışlardır. Kent planlamasında oturma mahalleri, ticari alanlar, atölyeler, manav ve bakkallar, meyhane ve lokantalar hep önceden kağıt üzerinde planlanır, resmi otoriteden alınan izinden sonra bu yapıların inşasına geçilirdi. Kent planlamasında önce arazinin bir karelajı yapılır ve bu karelaj üzerinde kuzey-güney, doğu-batı yönündeki ana caddeler tespit edilirdi. Anfitiyatro, arena, halk hamamları, anıtsal çeşmeler, tapınak ve hükümet binaları gibi kamusal yapılar hep bu ana caddeler üzerinde inşa edilirdi. Romalıların otoyol kalitesinde geniş, dayanıklı ve mükemmel bir şekilde inşa ettikleri km ye yakın yol ağı, sınırları batıda İspanya, kuzeyde İskocya ya, doğuda İran, güneyde Sudan ve Fas a kadar uzanan büyük bir Dünya imparatorluğunda stratejik fayda sağlamada, orduların hareketinde, idarede, ihtiyaçların giderilmesinde ve ticaretin gelişmesinde büyük rol oynamıştır. Roma karayolları ağı, su yolları ve deniz yolları ile uyumlu bir ulaşım sistemi oluşturuyordu. Bu yol sistemi sayesinde Roma İmparatorluğu beş yüz sene gibi uzun bir donem boyunca hayatını idame ettirebilmiştir. 3

4 Roma yolları çakıl, kırma taş, çimento, kaldırım veya parke taşlarından yapılırdı. Üst satıh, yolun iki tarafındaki şevlere doğru hafif kavisli yapılarak yolların yağmur ve sel sularına karşı yüzeysel drenajı sağlanırdı. Ayrıca yol boyunca yolun sağında ve solunda hendekler açılarak yolun ana drenajı sağlanırdı. Pompei de caddelerin birbirini dik olarak kestiği ve drenajın yolun üst sathında sağlandığı tespit edilmiştir. Kent kaya karakterindeki katılaşmış lavlar üzerinde kurulduğundan yer altı drenajın zor ve pahalı olduğu ve onun için yer üstü drenajının tercih edildiği tahmin edilebilir. Bu sebepten caddelerin yol kenarı bordur taşları 20 ila 40 cm yüksekliğinde seçilerek bunlar aynı zamanda yağmur kanalları olarak kullanılmışlardır. Bu sayede caddelerdeki pisliklerin yağmur suları ile aynı kesit içinde sürüklenerek caddelerin temizlenmesi de sağlanmıştır. Efes antik kentinde ise yol drenajı, yolların iki tarafında yollar boyunca toprak altında inşa edilen kanallarla sağlanmıştır. 4

5 Roma yolları Bu yolların yapımında esirler ve askerler kullanıldığından yol yapımı Romalılardan sonra duraklamıştır. Avrupa'da yılları arasında kilisenin, dini yaymak amacıyla, yol yapımına önayak olduğu görülür lü yıllarda ilk defa Fransa da hükümet yol yapımını devletin bir görevi olarak ele almış ve bu amaçla mühendis yetiştirmek üzere okullar açılmıştır de Tresaguet modern yol yapımının prensiplerini ortaya koymuştur: Geçirimsiz bir yüzeyle korunmuş kuru bir taşıyıcı zemin. Aynı yıllarda İngiltere de yol yapımı ve bunların bir ücret karşılığında kullandırılması işi şirketlere verilmiştir. Bu şirketler pek çok yol yaptıkları gibi bunların bakımını da üstlendiklerinden bu yollar yaz kış kullanıma açık tutulmuştur. 5

6 1820 yıllarında Mc Adam isimli bir İskoç mühendis yol kaplaması altındaki zeminin kuru olarak korunması koşuluyla ve başka bir işleme gerek kalmadan yük taşıyabileceğini ortaya atmıştır. Mc Adam ın yaptığı yollarda zemin bir miktar kazıldıktan sonra, kazılan yere tabakalar halinde kırma taş doldurulup sıkılanmakla oluşturulmuştur. Bu yöntem diğerlerine oranla çok daha kolay ve ucuz olduğundan kısa zamanda yaygınlaşmıştır. Kırma taşın asfaltla karıştırılması sonucunda yeni bir kaplama tipi doğmuştur :TARMAC. Portland çimentosundan yapılan betonun kullanıldığı ilk yollar 1850 de Avusturya da, 1865 de İngiltere de yapılmıştır. Lastik tekerlekli araçların yaygınlaşması ve bunların hızlarının artması sonucunda daha az sarsıntı yapan bir kaplama türünün kullanılması gerekmiştir. Bu gereksinme sonucunda günümüzde yolların büyük çoğunluğu asfalt betonu (asfalt ve kırmataş karışımı) olarak yapılmaktadır. Ülkemiz sınırları içinde kalan en eski yol M.Ö.2000 yıllarında Fırat Nehri yatağında Asur ve Babil liler tarafından yapılan Babil- Bapsekus yoludur. M.Ö yıllarında Ege Bölgesinde Hitit ve Frigyalıların yaptığı yol ağı, M.Ö.600 yıllarında Pers Kralı Darius un yaptırdığı Sus-Sardış yolu ile Büyük İskender ve Romalılar tarafından yaptırılmış yollar da vardır. Selçukluların kıyı şehirleri ile içerideki şehirler arasında yol ağları oluşturdukları bilinmektedir. Cumhuriyet döneminde karayollarına 1946 yılından ve özellikle 1 Mart 1950 de Karayolları Genel Müdürlüğünün kanunla kurulmasından sonra ağırlık verilmiştir. Demiryolunun yani raylı ulaşımın başlangıcı maden ocaklarındadır lü yıllarda maden ocaklarında vagonların tahta bandlar üzerinde yürütüldüğü bilinmektedir de bu ahşap bandlar üzerine metal raylar döşenerek vagonlar bu raylar üzerinde yürütülmüştür. Vagonların yürütülmesinde insan gücü veya hayvan gücünden yararlanılmıştır. Stephenson un buharlı lokomotifi icadından sonra ilk lokomotif 1814 de İngiltere de Killingworth kömür ocağında kullanmaya başlanılmıştır de İngiltere de Stockton ve Darlington kentleri arasında maden taşımak üzere bir demiryolu yapılmıştır. İnsan taşımak üzere yapılan ilk demiryolu hattı ise Manchester ve Liverpool kentleri arasında 6 Ekim 1829 da hizmete girmiştir. Stephenson un Rocket ismini verdiği lokomotifin çektiği bu katar, saatte 22 km iken, trenlerin ortalama hızı 1940 larda 40 km/h, 1960 larda 60 km/h e yükselmiştir. Günümüzde Avrupa da ortalama hız km/h dir ve saatte 500 km hız yapabilen tren Almanya da denenmektedir. Raylı ulaşımın bir diğer türü olan tramvay ve metro da Avrupa da pek çok ülkede kullanılmaktadır. Ülkemizde ilk demiryolu inşaatına 1856 yılında başlanmıştır. İzmir-Aydın arasında İngilizler tarafından yapılan 133 km lik bu hat 1867 yılında hizmete girmiştir. Daha sonraki yıllarda yine yabancılar tarafından demiryolu hatları yapılmıştır. Örneğin 1900 de (II Abdulhamid dönemi) hizmete giren Hicaz hattı, 1914 de hizmete giren Bağdat hattı gibi. Demiryollarına Cumhuriyetin ilanından sonra çok önem verilmiş ve bu ilgi 1950 ye yani karayollarına olan ilginin başlamasına kadar sürmüştür. Öyle ki ülkemizde yılları arasında 25 yılda yaklaşık 4000 km, yılları arasında 30 yılda 750 km demiryolu yapılmıştır. Ülkemizdeki demiryolu ağının toplam uzunluğu km dir. 6

7 Nehirlerimizin taşımaya elverişli olmaması ve doğal limanların az olması nedeniyle su yoluyla ulaşım ülkemizde pek gelişmemiştir. Deniz yoluyla ulaşımın merkezleri doğal limanlara sahip İstanbul, İzmir gibi şehirler olmuştur. Cumhuriyet döneminden sonra liman yapımına önem verilmiş ve birçok kıyı kenti limana kavuşturularak deniz yoluyla ulaşım desteklenmiştir. Ancak bütün bunlara rağmen ülkemizde ulaşımda denizlerden yeterince yararlanıldığı söylenemez. Hava ulaşımı diğer ulaşım yollarına göre çok yenidir li yıllara kadar uçaklar nispeten hafif olduğundan bunlar düz olan her araziye inebilmişlerdir. Buna karşılık bu hafif uçaklar yandan gelen rüzgarlardan çok etkilendiğinden konarken veya havalanırken rüzgarı mutlaka karşılarına almaları gerekir. Rüzgarın yönü değişebileceğinden ilk hava alanları gerçekten her yöne iniş ve kalkışa elverişli bir düzlük alan görünümündedir larda uçaklar biraz daha ağırlaştığından alanların uygun bir malzemeyle yani beton veya asfaltla kaplanması gerekmiştir. Daha sonraki yıllarda uçakları daha da ağırlaştırmışlardır. Buna karşılık yan rüzgarlara karşı duyarlılıkları azaldığından artık her yönde iniş-kalkışa elverişli alanlar yerine belirli doğrultularda uzanan pistler yeterli olmuştur. Uçakların gittikçe ağırlaşması sonucunda pist kaplama kalınlıkları iyice artmıştır. Ancak günümüzdeki modern uçaklar yan rüzgarlardan çok az etkilendiğinden rüzgarın esiş yönü önemini kaybetmiştir. O nedenle hava alanlarında rüzgarın en çok estiği (veya buna yakın) yönde uzanan tek bir pist yeterli olmaktadır. Pistin hava trafiği bakımından yetersiz kalması halinde bu piste paralel pistler de yapılmaktadır. 7

8 8

9 Karayolları, demiryolları, uçak pistleri ve petrol boru hatları inşaat mühendisliğinin ulaşım alanına girer. Bu yapıların özellikle karayolu ve demiryollarının tasarım ve yapım kuralları lisans seviyesindeki derslerde görülmektedir. Bu yapıların yapımı sırasında büyük hacimde toprak ve kayanın yer değiştirmesi yani kazılması ve taşınması gerekecektir. O nedenle toprak işleri, yapı makineleri, ölçme bilgisi gibi derslerdeki bilgilere de gereksinme duyulacaktır. Bu ulaşım yapıları üzerine yapılacak tüneller ise başlı başına bir uzmanlık konusudur. Ulaşım mühendisliği kapsamına giren diğer bir konu da trafik düzenlemesidir. 9

10 KARAYOLU MÜHENDİSLİĞİ 10

11 HARİTA Eşyükselti Eğrisi 11

12 12

13 13

14 14

15 15

16 16

17 Beton (Rijit) Üstyapı Asfalt (Esnek) Üstyapı 17

18 18

19 Trafiğin Düzenlenmesi KAVŞAKLAR Kent içi veya kent dışı karayollarında, araç veya yaya trafiğinin kesiştiği kesimlerde yapılan mühendislik yapılarıdır. Trafik yoğunluğu az olan yollarda eşdüzey (hemzemin) kavşak 19

20 Trafik yoğunluğu fazla olan veya tam erişme kontrollü yollarda farklı seviyeli (katlı, köprülü) kavşak 20