Golden Gate Bridge, USA

Transkript

1 Köprüler

2 Golden Gate Bridge, USA Firth of Forth Bridge, Scotland Sunshine skyway Bridge, USA

3 Boğaziçi Köprüsü (1973) Fatih Sultan Mehmet Köprüsü Yavuz Sultan Selim Köprüsü Körfez Köprüsü

4 Köprü tanımı Köprü tipi Köprü tasarımında estetik Köprü tipi belirlemedeki faktörler Köprü bileşenleri

5 Köprü Nedir? Köprü, bir boşluğu dolduran yapıdır. Genel olarak köprüler, bir karayolunu veya demiryolunu taşıyan ve doğal veya yapay engelleri (nehir, kanal veya kesişen demiryolu veya karayolu) geçer. Köprü, serbest akım trafiğinin oluşmasında en önemli yapıdır.

6

7 Kanolu ahşap köprü Halat köprüler

8 Asma köprü prensibi

9 Köprü sistemin kapasitesini kontrol eder Eğer köprü, trafik hacmini taşıyacak yeterli genişliğe sahip değilse, trafik tıkanmasının önemli aktörü olacaktır. Eğer, köprünün yük taşıma kapasitesi, ağır taşıtları taşıyabiecek kapasitede değilse, ağır taşıtlar köprü dışına yeniden yönlendirilmelidir. Köprü, hem trafik hacmini hem de ulaştırma sisteminin taşıdığı ağırlıpı kontrol eder.

10 Yüksek maliyet Köprüler pahalıdır. Km maliyeti, tipik bir yaklaşım karayolu maliyetinin çok katıdır. Köprü, ulaştırma sisteminde anahtar eleman olduğundan, gelecekteki trafik hacmi ve yükler dikkate alınmalıdır..

11 Köprü çökerse, sistem çöker Örnek: Bir karayolunda bozulma meydana gelirse, bozuk olan kesim, düşük hızlarla bypass yapılarak geçilebilir; köprü çökerse trafik akımı tamamen kesilir.

12 Köprü Sınıflandırması Malzeme Kullanım Açıklık Yapısal form Çelik, beton, ahşap, melez (hibrit), taş/tuğla Yaya, karayolu, demiryolu Kısa, orta, uzun Plak, Kiriş, Kafes, Kemer, Asma Yapısal düzenleme

13 Kirişli Köprüler Oldukça yaygındır Genellikle kısa ve orta açıklık için kullanılır Kesme ve eğilme yüklerini taşır

14 Kirişli Köprüler (Girder Bridges)

15 Kemer Köprüler Kemerleme etkisi eğilme momentini azaltır (yani kesme gerilmelerini) Basit mesnetli kirişli köprü veya kafes kirişli köprülere göre ekonomiktir Görünüşü estetiktir

16 Kemer Köprüler

17 Kafes Kirişli Köprüler Kafes elemanları eksenel kuvvete maruzdur Açık web sistem, katı web kirişli modele göre daha derin köprülerin yapılmasına olanak verir. Açık web sistem, malzemede ve ölü ağırlığın azaltılmasına katkı sağlar. Bu avantajlar, artan imalat ve bakım maliyetlerini de beraberinde getirir. Rüzgar yükü, boşlukardan geçeceği için, aerodinamik yapısı kirişli ve kemerli sistemlere göre daha üstündür.

18 Küçük kapasiteli ekipmanlarla, hafif ağırlıktaki elemanlar birleştirilebilir Nadiren estetik görünüme sahiptirler. Özellikle, büyük açıklıklarda, estetik görnümden uzaktır.

19 Kafes kiriş köprüler

20 Asma Köprüler Ana eleman, esnek bir kablodur. Kablo, yükleri kulelere ve ankraja transfer eder. Kablo, genellikle yüksek dayanımlı kablolardan oluşur. İzin verilme gerilme 600 Mpa mertebesindedir. Köprü tabliyesi, çekmedeki yüksek dayanımlı kablolar tarafından askıda tutulur. Büyük açıklıklarda zati ağırlık (keni ağırlığı) önemlidir; o nedenle ağırlığı daha az olan yüksek mukavemetli halatlar kullanılır. Ankraj maliyeti, temelim zayof olması duurmunda yükselir.

21 Kablolu Köprüler Aerodinamik stabilite, günümüze kadar problem olmamıştır. Kablolar, tek bir düzlemde düzenlendiği zaman, yapının görünümü sadeleşir ve kablo kesişmelerini önler.

22 Açıklık (Span) Küçük açıklıklı köprü(15 mt ye kadar) Orta açıklıklı köprüler ( 50 mt ye kadar) Büyük açıklıklı köptüler (150 mt ye kadar) Ekstra uzun açıklıklı köprüler (> 150 mt)

23 Küçük Açıklı Köprüler (15m ye kadar) Menfez köprü Döşeme köprü T- kiriş köprü Ahşap kiriş köprü Öngermeli beton kutu kiriş köprü Öngermeli beton I- kiriş köprü Hareket mesnetli çelik kiriş köprü

24 Orta Açıklıklı Köprüler(50m ye kadar) Öngermeli beton kutu kiriş ve öngermeli beton I-kiriş köprücomposite Rolled Steel Beam Bridge Kompozit çelik plak kirişli köprü Yerinde döküm betonarme kutu kiriş köprü Yerinde döküm sonradan germeli beton kutu kiriş köprü Kompozit çelik kutu kiriş köprü

25 Kutu Kesitli Kiriş Köprü

26 Büyük Açıklıklı Köpüler(50 ile 150m arasındaki açıklık) Kompozit Çelik Plaka Kirişli Köprü Yerinde döküm sonradan germeli beton kutu kirişli köprü Sonradan germeli beton segman yapımlı köprü Beton kemer ve çelik kemer

27 Ekstra Uzun Açıklıklı Köprüler (150m den uzun açıklıklı) Kablo ile sabitlenmiş köprüler Asma köprüler

28 Köprü Tipini Belirleyen Faktörler Arazinin geometrik durumu Arazinin altyapı durumu Fonksiyonel gereksinimler Estetik Ekonomi ve bakım Yapım kısıtları Kanuni yaptırımlar

29 Geometric Conditions of the Site Köprü tipi seçimi, karayolunun yatay ve düşey konumuna, platformun altındaki ve üstündeki açıklığa bağlıdır. Örneğin: Örneğin, bir karayolu bir yatay kurba üzerinde ise, sürekli kutu kirişli ve plakalı kirişler iyi seçeneklerdir; görünüşü zariftir ve kolayca yapılabilir ve göreceli olarak yüksek burulma dayanımına sahiptir. Su yolu üzerinde göreceli yüksek ve uzun açıklıklı özel köprü yapımı gerektirebilir. Saha geometrisi, yapım esnasında trafiğin nasıl yönlendirileceğini belirleyecektir. Bu planlama, önemli güvenlik problemi olup, planlama aşamasında düşünülmelidir.

30 Zemin Durumu Sahadaki zeminin durumu, köprü aykalarının temellerinin tekil temel, kazıklı temel olmasını belirleyecektir. Zeminin potansiyel oturma problemi varsa, farklı oturmaları tölore edebilecek köprü tipi seçimi yapılmalıdır. Yüzey ve yüzeyaltı drenaj durumu iyi bilinmelidir; zira, toprak basıncının büyüklüğünü, dolguların hareketini ve arma dolguların stabilitesini etkileyecektir. Örneğin: Eğik ayak çerçeveli köprü hem yatay hem de düşey kuvvete karşı koyan sağlam temele gereksinim duyacaktır. Mümkğn değilse, başka tip köprü seçilmelidir.

31 Zemin Durumu Sahadaki sismik hareketler, diğer araştırılması gereken bir konudur. Sismik aktivite fazla ise, altyapı özellikleri değişecektir, dolayısıyla, üstyapının yükü de değişecektir.

32 Fonksiyonel Gereksinimler Köprü, mevcut ve gelecekteki trafik hacmini taşıyabilmelidir. Şerit sayısı belirlenirken, kaldırımlar, bisiklet şeritleri varsa refüj, drenaj yapıları, kar mücadelesi dikkate alınmalıdır.

33 Estetik Görünüm Her tasarımcı, seçilen köprü tipinin estetik ve beğeni toplamasını hedef almalıdır. Köprüyü güzel yapacak ne bir denklem, ne bilgisayar yazılımı ne de şartname mevcuttur. Estetik tasarımın başlangıcından itibaren bir kısım olmalıdır. Tasarım sonunda, tasarımı güzel yapacak ilavelerin yapılması oldukça zordur ve çok geçtir. Tasarımcı, başlangıçtan itibaren estetiği etkileyecek açıklık, kiriş derinliği ve ayaklar ile ilgili seçimleri dikkatli yapmalıdır.

34 Ekonomik ve Bakım Kolaylığı İlk yapım ve bakım maliyetlerini içeren ömür-döngü maliyeti değişik köprü alternatiflerinin değerlendirilmesinde kullanılır. Genel bir kural olarak, minimum sayıda açıklıklı, az derzli ve fazla kiriş aralığı olan köprüler en ekonomik olanıdır. Genel olarak, beton yapılar çelik yapılara göre daha az bakım gerektirir. Maliyet ve çelik yapıların boyanmasındaki tehlike dikkate alınmalıdır. Köprü maliyetlerini azaltmak için, tasarımcıya alterantif projeler üretmesine olanak verilmelidir.

35 Yapım Köprülerin yapım süresi önemli olup, köprü tipine göre değişkenlik gösterir. Genel olarak, öngerilmeli elemanların kullanımı yapım süresini kısaltır. Ancak, büyük elemanların taşınması ve kaldırılması zordur. Mevcut işgücü ve malzemeler de köprü seçimini etkiler. Örneğin: Yakında öngerilmeli kiriş üretecek bir fabrika yok ise, buna karşın çelik eleman üretimi yapan fabrika varsa, çelik yapı daha ekonomil olabilir.

36 Bilinen köprü bileşenleri Bir kirişli köprü bileşenleri Asma köprü bileşenleri Köprü Bileşenleri

37

38

39 General Bridge Components Köprü yatakları (bridge bearings): Kiriş mesnetlerindeki hareketleri kontrol eden ve köprü ağırlığını taşıyan, köprü mesnetlerindeki hareketleri kontrol eden, köprü ayakları üzerindeki mesnetlerdir. Bunlar,;metal rockers, kauçuk veya lamine kauçuk (üzerine çelik plaka yapıştırılmış kauçuk)şeklindedir. Köprü enerji sönümleyiciler ve izalatörler: (Brdige dampers and isolators) Köprü enerji sönümleyiciler deprem dalgaları ve yatay yüksten dolayı oluşan enerjiyi absorbe eden cihazlardır. Köprü ayakları (Bridge Pier): Köprüyü taşıyan, geniş bir kolon veya kısa kargir veya beton/betonarme duvar; nehir çamurunun altında sağlam zemine oturur.

40 Genel Köprü Bileşenleri Köprü şapkası (Bridge Cap): Yatakları ve hareketli mesnetleri taşıyan bir köprü ayağının en üst kısmıdır; taş, tuğla veya beton/betonarme olabilir. Köprü tabliyesi (Bridge Deck): Yükleri taşıyan ve ana kirişlere aktaran, bir köprünün tabliyesidir. Betonarme, öngerilmelibeton veya kaynaklı çelik vb. olabilir. Kenar ayak (Abutment): Yatay kuvvete ilave olarak ağırlığı taşıyan, kemer veya köprü için bir destek. Genleşme derzleri (Expansion Joints) : Sıcaklık değişiminen dolayı oluşan genleşme ve büzülmeyi olanak sağlamak için yapılır.

41 Components of a Girder bridge (Beam Bridge)

42 Asma Köprü Bileşenleri Sabitleme Bloğu (Anchor Block): Ağırlığı ile halatların hareketini sabitler. Askı kirişi (Suspension girder): Yükleri üniform bir şekilde dağıtmaya yaar; aynı zamanda noktasal yükleme durumunda lokal efleksiyonları azaltır. Askı halatları( Suspenders): Düşey bir askı Kule (Tower): Basınç kuvvetlerini ayaklar aracılığyla temele transfer eder. Saddles: Kabloların üzerinden geçmesi için bir yatak görevi yapan çelik bir blok Kablolar (Cables): Çekme gerilmelerini alan ve saddless aracılığıyşa kulelere ileten eleman

43 Asma Köprü Bileşenleri

44

45

46

47

48

49 GIRDER BRIDGE

50 GIRDER BRIDGE

51 GIRDER BRIDGE

52 GIRDER BRIDGE

53

54

55 Bridge Cap and Damper

56

57

58

59

60

61 Truss bridge

62 Truss Bridge

63 Truss Bridge

64 Truss Bridge

65 Truss Bridge

66 Truss Bridge

67 ARCH BRIDGE

68 ARCH BRIDGE

69 ARCH BRIDGE

70 ARCH BRIDGE

71

72

73 Suspension Bridge

74 Suspension Bridge

75 Suspension Bridge

76

77

78