Köprü Nedir?

Köprü belli bir engeli aşmak için yapılan, akarsu, yol, demiryolu vb. engelleri geçmek için üzerine dolgu gelmeyen ve mesnet eksenleri arasındaki açıklığı 10 m den fazla olan sanat yapısıdır.

Kullanım amaçlarına göre köprüler:

•Demiryolları
•Karayolları
•Yayalar
•Boru hatları
•Ticari amaçlı yük taşımacılığı
•Su kemerleri için tasarlanabilirler.

Demiryolu Köprüsü

Karayolları Köprüsü

Yaya Köprüsü

Boru Hatları Köprüsü

Su Kemeri Köprüsü

Ticari Amaçlı Yük Taşımacılığı

Köprülerin Yapısal(Taşıyıcı) Sistemine Dayalı Olarak Sınıflandırılması;

•Kemer köprüler
•Kirişli köprüler
•Kafes sistemli kiriş köprüler
•Konsol köprüler
•Asma köprüler
•Kablolu köprüler (Kablo gergili köprüler)

Kemer Köprüler

Kemer köprülerin özü hareketli yükler dışında eğilmeye çalışma gibi bir durumun bulunmayışıdır. Yalnız basınç etkisinde
bulunurlar ve bu sebepten dolayı taş, dökme, çelik, beton gibi çekme dayanımı zayıf yapı elemanlarından yapılabilirler.
Günümüzde tuğla, ahşap, alüminyum ve dövme çelikten yapılmış kemer köprüler de mevcuttur.

Kemerler, köprüler içinde en basit yapılardır.Kaya veya taşların uygun biçimde kesilmesi ve uygun bir biçimde yerleştirilmesi dışında herhangi bir işlem gerekmeksizin oluşturulabilirler.

Kemer köprüler basınca dayalı çalıştığından dolayı özel bir eğriliğe sahiptirler bu eğriliğe “Zincir Eğrisi” denir. Bu eğri herhangi bir noktada tüm yükler tam denge içinde olacak şekildedir.

Kemerlerin zincir eğrisi formu taşıt trafiği için uygun olmadığından dolayı
genellikle üzerine oturtulan veya altına asılan düz bir tabliye ile birlikte kullanılırlar.

Kemer Köprü Tipleri

•Mafsalsız kemer köprüler

•İki mafsallı kemer köprüler

•Üç mafsallı kemer köprüler

•Bağlı kemer köprüler

Kirişli Köprüler – Kafes Sistemli Kiriş Köprüler

Bir veya birden fazla kiriş sisteminden (her iki ucundan da mesnetli yatay taşıyıcı eleman) oluşur.
Kirişlerde aynı yük ve açıklığı sahip kemerli köprülere nazaran çok daha büyük iç kuvvetler oluşmaktadır. Büyük kuvvetlerin sebebi kirişlerin eğilmeye çalışmasındandır. Eğilmeye çalışan kirişler de kesitin üst bölgelerinde basınç, alt bölgelerinde ise çekme gerilmeleri oluşur.

Genelde kirişler mesnetler üzerinde kiriş sehim yaptığında kolayca dönebilecek şekilde basitçe otururlar.Fakat kirişler bir yada iki uçlarından ankastre olacak şekilde de bağlanabilirler. Kirişlerde malzeme olarak ahşap, betonarme, ön gerilmeli beton veya çelik kullanılabilir. Sistem olarak ise dolu gövdeli, kafesli veya sandık kesitli olabilir. En uzun kirişli köprüler çelik kafes sistemli olanlardır.

Kafes Sistemli Kiriş Köprü

Kafes Kiriş Köprüler

Pratt Tipi Kafes Kiriş Köprü

Warren Tipi Kafes Kiriş Köprü

Konsol Köprüler

Kirişli ve kemer köprülerde mesnetlenme genellikle kirşin iki ucundan olmaktadır. Konsol köprülerde ise mesnetlenme tek bir noktadandır. İki tür konsol (çıkma) görülmektedir:Tek kollu ve çift kollu

Birçok konsol köprüde iki yönde çıkan kollara iki ucundan asılı bulunan bir adet basit kiriş bulunur. Bu köprüler genellikle betonarme veya öngerilmeli olarak yapılırlar. Ancak en uzun olanlar çeliktir.

Kirişler gibi boyutlandırılırken kesitte bulunan ters yönlü basınç ve çekme gerilmeleri ile kayma gerilmeleri dikkate alındığında kesitleri büyük çıkar. Büyük açıklıklar geçilirken sistemin kafes olarak çözülmesi yapı ağırlığını dolayısı ile maliyeti düşürür.

Asma Köprüler

Asma köprülerde aynı açıklıktaki kemer köprülere nazaran taşıyıcının ince olması için kablo kullanılarak çekmeye çalıştırılır. Burada taşıt trafiğinin akması için bir de düz tabliyeye ihtiyaç duyulur.

Asma Köprünün Kısımları

Şekilde asma köprü elemanları görülmektedir. Burada kule ana kabloları taşımakta, ankrajlar ana kablonun gergin kalabilmesi için kabloyu dışarıya ve aşağıya doğru çekerler, askı kabloları tabliyedeki yükü ana kabloya aktarırlar. Ankrajlar kaya gibi zeminin sağlam olduğu yerlerde ya doğrudan zemine bağlanır, yada zayıf olduğu yerlerde beton ağırlık şeklinde yapılabilir.

Kuleler çelik veya betonarme olarak yapılabilir. Şekilde görüldüğü gibi eski yapılarda kule için taş da kullanılmıştır. Tabliye genellikle çelikten kafes sistemli yada rüzgar etkisini azaltmak için aerodinamik biçimli kutu kesitli olabilir.

Ana taşıyıcı sistemi oluşturan kablo veya zincirler her zaman çekme altında olduğu için burkulma yapmayacağından rijitliği önemli değildir.Sadece çekme kuvvetini taşıyacak kadar bir kesite sahip olmaları yeterlidir. Kuleler ise tamamen basınç altında olduğundan tasarımları daha kolaydır. Bu tip köprüler büyük açıklıkları geçebilirler.Asma köprülerin rijitlikleri tamamen tabliye ile ilgilidir. Dolayısı ile demir yolu gibi ağır taşıtlar için pek uygun değildirler. Rüzgarın oluşturacağı aerodinamik yüklerin etkisinin araştırılması dikkatli bir şekilde yapılmalıdır. İnşa aşamasında kablolar ve kule rüzgardan oldukça etkilenirler.

Dünyaca Ünlü Bazı Asma Köprüler

Golden Gate Köprüsü (San Francisco)

Akashi Kaikyō Köprüsü (Japonya)

Clifton Asma Köprüsü (İngiltere)

Yavuz Sultan Selim Köprüsü (İstanbul)

Kablo Gergili Köprüler

Kablo gergili köprüler konsol köprüler ile bağlantılıdır. Burada kablolar çekme gerilmesine tabliye ise basınç gerilmesine maruz kalır. Kablo gergili köprüler ile konsol köprüler arasındaki en büyük fark tabliyelerin asılı olarak durmasıdır. Gergi kabloları yüksek mukavemetli çeliklerden yapılmaktadır. Kuleler ise genellikle betonarme yapılmakta bazende çelik olmaktadır.

Büyük ve uzun bir gergili köprünün inşası sırasında iki uç kirişleri ortada birleşene kadar olası salınımlar büyük sorun oluşturmaktadır.

Kabloların kuleye bağlanma şekline göre iki farklı tasarım grubuna ayrılmaktadır:

Arp Tasarımı : Kablolar kule boyunca yaklaşık olarak birbirine paralel bir şekil alacak şekilde bağlanır.

Fan Tasarımı: Kablolar kulenin en üst noktasına bağlanır.

Kaynaklar:

•G. Kıymaz, İstanbul Kültür Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü Ders Notları, 2009

•http://web.sakarya.edu.tr/~cacur/ins/resim/kopruler.htm(www.brantacan.co.uk)