Köprüler Yrd. Doç. Dr. Sercan SERİN

Transkript

1 Ulaştırma Yapıları Dersi Köprüler Yrd. Doç. Dr. Sercan SERİN

2 KÖPRÜLER Ana hatları itibariyle köprü, iki ucunda iki kenar ayağa ve varsa arada orta ayaklara oturan bir tabliyeden ibaret bir sanat yapısıdır. Aşılacak açıklık üzerinde karayolunu veya demiryolunu taşıyan yapı kısmına tabliye denir. Kirişli köprülerde tabliyenin alt veya üst başlıkta oluşuna göre yan kirişli köprüler ve kirişleri şose altında köprüler ortaya çıkar. Her iki durumda döşeme plağı, enlemeler ve bazen boylamalar ana kirişlerle birleşerek tabliyeyi meydana getirirler.

3 KÖPRÜ NEDİR? Nehir ve vadi gibi geçilmesi güç bir engelin iki kıyısını bağlayan veya herhangi bir engelle ayrılmış iki yakayı birbirine bağlayan, trafik akımının, başka bir trafik akımını kesmeden üstten geçmesini sağlayan yapıdır.

4 ÇEŞİTLİ KÖPRÜ TİPLERİ 1. Malzemesine göre 2. Mekanik sistemine göre (Taşıyıcı sis. Göre) 3. Kullanılış Amacına Göre 4. Kiriş Şekillerine Göre 5. Plandaki Şekillerine Göre 6. Hizmet Süresine Göre 7. Hareket durumlarına göre 8. Açıklığına göre

5 1) Kullanım amaçlarına göre köprüler a) Demiryolu köprüleri b) Otoyol köprüleri c) Yaya köprüleri

6 Dünya nın en uzun demiryolu köprüsü olacak olan Hindistan da Himalayalar üzerinde inşaa edilen yapı Eyfel kulesinden daha yüksek olacak şekilde yapılıyor.

7 Türkiye de ise en uzun demir yolu köprüsü 1986 da yapılan Elâzığ ve Malatya arasındaki Fırat Köprüsüdür (2400 m)

8 QİNGDAO HAİWAN KÖPRÜSÜDÜR 48 KM.

9 Cesaret köprüsü (Yaya köprüsü) Dünyanın en uzun ve en yüksek cam tabanlı köprüsü Çin in Hunan eyaletinde.

10 2) Yapılarda kullanılan malzemelerine göre köprüler a) Ahşap köprüler b) Öngerilmeli Betonarme köprüler c) Çelik köprüler d) Alüminyum köprüler e) Kompozit köprüler f) PCC köprüler g) RCC köprüler h) Beton köprüler

11

12

13

14 Antioch köprüsü Bacchiglione Viyadügü (Kompozit Körüler)

15 RCC ve PCC Köprüler

16 Beton köprüler

17 3)Taşıyıcı sistemlerine göre köprüler a) Kirişli köprüler b) Kafesli köprüler c) Kemer köprüler d) Asma köprüler e) Halat destekli köprüler

18 Kafes köprüler Sidney liman köprüsü Fairport Lift Köprüsü

19 Kemer Köprüler

20 Asma Köprüler

21 Halat destekli köprüleri asma köprülerden ayıran en önemli farklılık ankraja ve iki kuleye ihtiyaç duymamalarıdır.

22 Hareketli Köprüler

23 4) Hareket durumuna göre a) Yatay hareketli b) Düşey hareketli - Baskül köprü - İner- Kalkar köprü

24 5)Açıklığına göre köprüler a) Kısa açıklı köprüler (6m<L<40m) b) Orta açıklıklı köprüler (40m<L<125m) c) Uzun açıklıklı köprüler (125m<L)

25 KÖPRÜLER

26 KÖPRÜLERİN KISIMLARI

27 KÖPRÜLERİN KISIMLARI 1. Döşeme plağı (dal) Döşeme plağı örtü elemanı görevini yapar ve rulman yüzeylerini ve taşıt yüklerini taşır. Ayrıca döşeme plağı, daimi ve hareketli yükleri boylamalara, enlemelere ve ana kirişlere iletir. Plak kenar uzunluklarının birbirine olan oranlarına bağlı olarak hurdi veya dal döşeme olarak isimlendirilirler.

28 KÖPRÜLERİN KISIMLARI 2. Enlemeler Dik köprülerde ana kirişlere dik ve verev köprülerde mesnetlere paraleldirler. Ana kirişleri birbirlerine bağlayarak yük dağıtımını sağlarlar ve köprünün enine rijitliğini sağlarlar. Enlemeler hem rijid olmalı ve hem de ağırlık ve sayıları fazla olmamalıdır. Bunlar dolu gövdeli veya kafes kiriş şeklinde yapılabilirler. Bir köprüde 2 si mesnette biri ortada olmak üzere en az 3 veya 5 enleme olmalıdır. Normal aralıkları 6-10 m dir. Bazı enlemeler daha derin yapılarak rijitlik enlemeleri ismini alırlar.

29 KÖPRÜLERİN KISIMLARI 3. Boylamalar Daha ziyade çelik köprülerde kullanılırlar. 4. Ana kirişler Tablîyede zati ağırlık, hareketli yükler ve diğer tesirler ana kirişlere intikal eder ve bunlar vasıtasıyla de mesnetlere iletilirler. Yan (kenar) kirişli köprülerde sadece 2 ana kiriş vardır. Kirişleri tabiiye altında bulunan köprülerde kiriş sayısı çoktur ve 2,50-3,50 m lik aralıklarla yerleştirilirler; sayıları çok olabileceğinden yükseklikleri nispeten azdır.

30 KÖPRÜLERİN KISIMLARI 5.Rüzgar Kirişleri Rüzgâra karşı tabliyenin stabilitesini sağlamak üzere, rüzgâr kirişleri, kenar kirişler arasında, yatay çapraz bir kirişleme teşkil ederler. Rüzgâr kirişleri daha ziyade çelik köprülerde kullanılırlar.

31 KÖPRÜLERİN KISIMLARI 6. Üstyapı Köprünün taşıyıcı gücüne iştirak etmeyip, sadece onun fonksiyonunu sağlayan kısımlardır. Üstyapı şu elemanlardan meydana gelir: Şose, tretuarlar, korkuluklar, dilatasyon derzleri, garguylar (drenaj süzgeci), aydınlatma direkleri ve tesisat v.b.

32 KÖPRÜLERİN KISIMLARI 7. Mesnetler Yükleri kirişlerden alıp temeller aracılığı ile zemine aktarırlar. Bunlar: Kenar ve orta ayaklar ile mesnet tertibatlarıdır.

33 Malzemesine göre köprüler a) Ahşap Köprüler Ahşap uzun süre dayanıklı olmadığından sadece servis köprülerinde kullanılır. En çok kullanılan şekiller destekli kiriş ve kafes kirişleridir.

34 Malzemesine göre köprüler b) Kargir Köprüler Kargir basınca iyi dayanır fakat çekmeye mukavemeti pek azdır; bundan dolayı daima kemer şeklinde inşa edilirler. Kalifiye işçiliğin az ve pahalı oluşu, zamanın kıymetli oluşu sebebiyle artık kargir köprü inşa edilmemektedir.

35 Malzemesine göre köprüler c) Beton Köprüler Beton da kargir gibi basınca mukavemeti iyi fakat çekmeye mukavemeti düşük bir malzemedir. Bu sebeple kemer şeklinde inşa edilirler. Beton karma, nakletme ve sıkıştırma makineleri sayesinde alelade işçilikle de iyi kalitede beton elde edilebildiğinden, kargir köprülerin aksine donatısız düz beton kemer köprüler bugün de önemli sayıda yapılmaktadır.

36 Malzemesine göre köprüler ç) Betonarme Köprüler Betonarmenin hem basınca ve hem de çekmeye mukavemetli oluşu ve dolayısıyla moment karşılayabilmesi, onu, düz beton gibi normal basınç kuvvetlerinin hâkim olduğu kemerler şeklinde inşa edilmek zorunluluğundan kurtarmış; kiriş ve çerçeve gibi her türlü yapı şekline intibakını sağlamıştır. Mümkün olduğu takdirde prefabrike kirişlerin kullanılışı iskele ve kalıbı ortadan kaldırmak suretiyle maliyeti düşürür ve sürat sağlar.

37 Malzemesine göre köprüler d) Öngerilmeli Beton Köprüler Öngerilme, betonu daha rasyonel ve ekonomik tarzda kullanmak, prefabrikasyon ve montaj imkanını artırmak suretiyle beton köprülerin tatbikat alanını genişletmiş ve çelikle rekabeti artırmıştır.

38 Malzemesine göre köprüler e) Çelik Köprüler Yüksek mukavemeti, hafifliği, perçin, kaynak, bulon, yüksek mukavemetli bulon gibi birleşim vasıtaları kullanılarak, küçük profil elemanlarından büyük yapı kısımlarının kolaylıkla teşkili, atölye çalışmalarına, prefabrikasyon ve kolay montaja imkân vermesi sebeplerle çelik muhtelif nüanslar ile modern köprü inşaatında bilhassa büyük açıklıklarda çok kullanılmaktadır. Yalnız, çelik köprüler, korozyona maruz bulunmaları sebeple daimi bakım isterler.

39 Malzemesine göre köprüler f) Kompozit Köprüler Esas taşıyıcılar çelik kirişler olmakla beraber üzerlerindeki betonarme döşeme plağı sadece yersel eğilmeye çalışmakla kalmaz, çelikle beton arasına konan bağlayıcılar dolayısıyla çelik kirişlerin genel eğilmesine de iştirak eder. Böylece sistemin rijidliği en az iki misli artmış olur. Kompozit köprüler genellikle iskeleye İhtiyaç göstermeyen ve her müteahhidin kolaylıkla inşa edebileceği basit köprülerdir. Küçük ve orta açıklıklar için uygun bir köprü tipi teşkil ederler.

40 Malzemesine göre köprüler g) Alüminyum Köprüler Hafifliğin çok önemli olduğu yerlerde alüminyum alaşımından bazı köprüler yapılmıştır. (Kanada da Arvida Köprüsü).

41 2. Mekanik sistemine göre köprüler a) Basit tek açıklıklı kirişler Bunlar izostatik olup betonarme olarak 30 m ye kadar, öngerilmeli betondan 50 m ye ve çelik olarak 80 m ye kadar inşa edilebilir. Özellikle uzun köprülerde (Kanada da Champlain Köprüsü) ve büyük yapıların yaklaşım viyadüklerinde (Boğaziçi Köprüsü yaklaşım viyadükleri) hemen hemen ideal çözümdür. Prefabrikasyona çok uygun düşer.

42 2. Mekanik sistemine göre köprüler b) Mütemadi Kirişler Araya orta ayaklar koyma imkânı mevcut olan geniş vadiler aşılmak gerekince mütemadi kirişler uygun düşer. Hiper statiktir. Mütemadilik açıklıktaki momentlerin bir kısmını mesnetlere aktarır ve böylece kiriş ekseni boyunca malzeme dağıtımının moment diyagramına daha uygun bulunmasını sağlar. Açıklıklar büyük olursa guseler kullanmak suretiyle iç mesnetler hizasında kesit yüksekliğini artırmak imkânı mevcuttur.

43 2. Mekanik sistemine göre köprüler c) Gerber Kirişler Açıklık momentlerinin kısmen mesnetlere aktarılması hususunda mütemadi kirişlerin avantajına sahip bulunan gerber kirişleri izostatiktir. Bu sebeple mesnet oturmaları evvelden kestirilemeyen ve tehlikeli görülen zeminlerde mütemadi kiriş yerine kullanılabilir. Yalnız mafsallar hizasındaki dilatasyon derzlerinin inşai tertibi henüz mükemmel bir çözüme kavuşamadığından inşaatçılar bu sisteme pek hevesli davranmamaktadır.

44 2. Mekanik sistemine göre köprüler ç) Kemerler 3 mafsallı, 2 mafsallı veya ankastre olabilen kemerlerin karakteristiği itkidir. Şu halde kemer inşa edebilmek için itkiyi karşılayabilen sağlam zemine hatta kayaya ihtiyaç var demektir. İtkinin zemin tarafından karşılanamayacağı hallerde ve açıklık ta pek fazla büyük değilse gergili kemer veya Bow - String köprü inşa edilebilir. Bu gün gergilerde öngerilme kullanılarak, askılar boru içinde kablolardan teşkil edilerek ve kemer sandık kesitli yapılarak, Bow-String köprülerde m ve hatta daha büyük açıklıklara gidilebilmektedir. Bugün en büyük açıklıklı kemer, 306 m ile, Sydney'deki Gladesvilie köprüsüdür.

45

46 2. Mekanik sistemine göre köprüler d) Portikler Portikler de kemerler gibi itki doğururlar. Kemerlerde olduğu gibi normal basınç kuvveti değil daha fazla moment hâkim bulunur. Bu bakımdan çok büyük açıklıklarda kullanılamazlar. Perde şeklinde kenar ayakların başlıkla beraber monolitik olarak çalışması sebebiyle, üzerinde büyük dolgu kalınlığı bulunmamak şartıyla, alt geçit köprüleri için ideal bir çözüm teşkil ederler. Öngerilmenin gelişmesi, portiklerde yeni şekillerin gerçekleşmesine imkân sağlamıştır. (Montdauphin köprüsü).

47 Kullanılış Amacına Göre Köprüler Demiryolu köprüleri Şose köprüleri Yaya geçitleri Kanal köprüleri Boru köprüleri Hareketli köprüler

48 Kiriş Şekillerine Göre Köprüler Kirişlerin şekilleri, Tabliyenin altta (yan kirişli), Tabliyenin üste (kirişleri şose altında) veya Kirişsiz bir köprü olması durumuna göre değişir.

49 Kiriş Şekillerine Göre Köprüler a) Sandık Kesitli Kirişler Üst ve alt başlıklarla birbirine bağlanmış iki veya daha çok sayıda gövdeden ibaret olup torsiyon (kendi etrafında dönme) rijitliği çok yüksektir. Betonarme veya öngerilmeli beton köprülerde bu başlıklara hurdi de denilir.

50 Kiriş Şekillerine Göre Köprüler b) Dolu Gövdeli Kirişler Tabliye üst başlıkta ise veya tabliye alt başlıkta olup yan kirişlerin yükseklikleri nispeten azsa uygulanır. Son zamanlarda dolu gövdeli kirişlerin açıklıkları, özellikle ortotrop (eksenlerde birbirinden bağımsız ve farklı özellikler gösteren) döşemelerle birlikte kullanarak, kafes kirişlerin aleyhine çok artmıştır (Haliç Köp. 139,5 m).

51 Kiriş Şekillerine Göre Köprüler ç) Sabit veya değişken yükseklikli (guseli) kirişler Mütemadi kirişli köprülerde, kirişin iç mesnet üzerindeki yüksekliği açıklıktaki yüksekliğinden fazla olabilir. İntrados (kemer iç yüzü) bütün açıklık boyunca parabolik olarak devam eder (Pariste Sen nehri üzerinde Ivry köprüsü) veya sadece açıklığın belirli bir kısmı boyunca parabolik veya düz guseler mevcuttur (guseli kirişler)

52 Kiriş Şekillerine Göre Köprüler d) Plak Köprüler Bunlarda kiriş yoktur, plak hem örtü elemanı ve hem de taşıyıcıdır. Üstünden aşılan mania (yol) gabarisi ile köprünün taşıyacağı yolun boyuna profili (kırmızı kotu) arasında küçük bir inşaat yüksekliğine yer kaldığı zaman ve daha ziyade küçük açıklıklar için kullanılırlar. Şehir içi köprülerinde çok rastlanılan bir durumdur. Ekseriya planda çok değişik ve karışık bîr şekil arz ederler. Ağırlıklarını azaltmak için bazen boşluklu yapılmışlardır.

53 Plandaki Şekillerine Göre Köprüler a) Dik Köprüler Bu köprülerde köprü ekseni mania eksenine diktir b) Verev Köprüler c) Kurb Köprüler

54 Hizmet Süresine Göre Köprüler a) Muvakkat köprüler (Geçici Köprüler) Bunlar servis köprüleridir. Hafif olmaları, çabuk inşa edilmeleri, kolay ve az malzeme kaybı ile sökülebilmeleri söz konusudur. Daha ziyade ahşap ve büyük açıklıklar gerekirse çelik (tercihen bulonlu) yapılırlar. Panel tipi askeri köprüler de kullanılır. b) Daimi Köprüler Hizmet süreleri teorik olarak ortalama bir asır kabul edilir.

55 Köprü Tipinin Seçimi Yol projesinin etüdü, köprü mevkii için bir ön seçime götürür. Bu seçilen yer uygun değilse ve hatta köprü inşaasına imkân vermiyorsa yeni bir güzergâh ele almak ve bunun teknik ve ekonomik sonuçlarını düşünmek ve kıyaslamak gerekir. Köprü tipinin seçiminde rol oynayan faktörler şunlardır : Üzerinden aşılacak mania (uzunluğu, orta ayak yerleştirme imkânın mevcut olup olmadığı, gabariler). Temel zeminin cinsi

56 KÖPRÜLERİN TEMELLERİ - KENAR VE ORTA AYAKLAR Kenar ayak, yapıyı zemin ile birleştiren organ ve mesnet sisteminin bütününe denir. Çok açıklıklı köprülerin ara mesnetlerinin bütününe de orta ayak denir. Orta ve kenar ayak tipleri aşağıdaki muhtelif faktörlere bağlıdır : temellerin ve dolayısiyle zeminin cinsi tabliyenin şekil ve genişliği yapıya yüklenen şartlar ve özellikle köprü mevkiinin ve sahillerin durumu.

57 TEMELLER 1. Genel Esaslar Temel tipi üç faktöre bağlıdır : Zemin basınç emniyet gerilmesi (zemin kırılma gerilmesinin üçte biri); Su içinde bulunan yapılarda oyulma tehlikesi; ancak sular ta rafından götürülemeyecek zemine itibar edilecektir; Üst yapının bütünü ile kabili telif olmak gereken tasman (oturma) olayları. Kullanılacak temel tipleri, «sağlam zemin» in tabii zemin yüzeyine yakınlığı veya uzaklığı ile değişir. Aşağıda ele alınan başlıca temel tipleri hem kenar ve hem de orta ayaklara tatbik edilebilir.

58 Hangzhou Köprüsü Şangay ile Ningbo arasındaki mesafeyi 120 km kısaltmak için tasarlanan ve inşası 4,5 yıl süren bu köprünün uzunluğu 33,5 km dir.

59 Seven Mile Köprüsü İnşası 1912 yılında biten, 11,3 km uzunluğundaki Seven Mile köprüsü, Florida da bulunuyor.

60 Lake Pontchartrain Causeway Köprüsü Lake Pontchartrain Causeway iki köprüden oluşuyor. Köprülerin ikisi de ABD nin Louisiana eyaletinde bulunuyor. Birinci köprü 1956, ikinci köprü ise 1969 da tamamlandı. İlk köprünün uzunluğu 38,352 km, ikinci köprünün ise 38,422 km dir.

61 San Mateo Köprüsü San Mateo Köprüsü San Fransisco Körfezinde bulunuyor da tamamlanan köprünün uzunluğu 11,3 km.

62 Donghai Köprüsü Şangay da Bulunan Donghai S şeklinde zarif bir asma germe köprü km uzunluğunda olan ve 2005 yılının Aralık ayında trafiğe açılan köprü tam olarak 670 ayak üzerine inşa edilmiş durumda ve 6 büyük çapayla da denizin dibine bağlı.

63 Confedration Köprüsü Kanada ile Prens Edward Island arasındaki yolu kısaltmak amacıyla inşa edilen köprü 1997 tarihinde açıldı ve köprünün uzunluğu 12,9 km.

64 Kral Fahd Köprüsü Suudi Arabistan da bulunan Kral Fahd köprüsü 1986 yılında tamanlandı. Köprünün uzunluğu 25 km.

65 Rio-Niteroi Köprüsü Brezilya da bulunan Rio-Niteroi köprüsü Rio de Janerio ve Niteroi kentlerini birbirine bağlıyor de açılan köprünün uzunluğu 13,9 km.

66 Chesapeake Köprüsü Chesapeake köprüsü 2 köprüden oluşuyor ve ikisi de ABD nin Virginia eyaletinde bulunuyor. 28,3 km uzunluğundaki ilk köprü 1964 te tamamlanmış olmasına rağmen, 12,9 km uzunluğundaki ikinci köprü 1972 yılında tamamlanmıştır.

67 The Penang Köprüsü The Penang Köprüsü Pinang adasında bulunuyor yılında biten köprü 13.8 km uzunluğa sahip.

68 The Vasco da Gama Köprüsü Avrupa nın en uzun köprüsü olan The Vasco da Gama nın toplam uzunluğu ise 17.2 km

69 Danyang Kunshan Grand Köprüsü Beijing Şangay arasını bağlayan bu köprü, 164,8 km lik uzunluğu ile dünyanın en uzun köprüsü ünvanını elinde taşıyor.

70 MALABADİ KÖPRÜSÜ- DİYARBAKIR

71 CENDERE KÖPRÜSÜ - ADIYAMAN

72

73 GOLDEN GATE KÖPRÜSÜ

74

75