• Sonuç bulunamadı

ASMA KÖPRÜLER

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "ASMA KÖPRÜLER"

Copied!
1
0
0

Yükleniyor.... (view fulltext now)

Tam metin

(1)

ASMA KÖPRÜLER

Prof.Dr. Hasan Karataş,

Dr. Güven Kıymaz, Dr. Erdal Coşkun T.C. İstanbul Kültür Üniversitesi

Mühendislik-Mimarlık Fakültesi

İnşaat Mühendisliği Bölümü Öğretim Üyeleri Elektronik Posta : steel@iku.edu.tr

(2)

Asma Köprülerin Tarihsel Gelişim Süreci ve Çalışma Prensibi

Asma köprülerin ilk kullanılışı tarih öncesi devirlere kadar uzanır. İlk çağ insanı asma ağacı ve bambu gibi bazı bitkilerin bükülebilir elemanlarından yaptığı kablolarla nehir, dere, vadi gibi benzeri engellerden geçebilmeyi başarmıştır.

İlk asma köprü zincir ve ip halatlar kullanılarak Çinliler tarafından inşaa edilmiştir.

Çin’de Min nehri köprüsü ile Peru’da San Luis Rey köprüsü eski çağlara ait ilginç asma köprü örnekleridir. Günümüzde kullanılan asma köprülerin sadece 100 yıllık bir geçmişleri vardır.

Asma köprülerin gelişimindeki en büyük etken, kuşkusuz çelik kablolardır. El ile yapılan telleri 14.yüzyılda Avrupa’da makinede çekilen teller izlemiştir. Bügünkülere benzeyen ilk çelik kablo ise 1834 yılında Albert isimli bir Alman tarafından geliştirilmiştir. Çelik kabloların geliştirilmesi ve taşıyıcı sistem malzemesi olarak kullanılmaya başlamasıyla, asma köprülerde büyük gelişmeler olmuştur.

Asma köprülerin çalışma prensibi Şekil 1’de basitçe açıklanmaya çalışılmıştır. Asma köprülerde iki taşıyıcı kenar ayak, iki ana taşıyıcı kablo ve ana taşıyıcı kabloların bağlandığı ankraj kütleleri bulunmaktadır. Araçların geçtiği tabliye dediğimiz yol, askı çubukları adı verilen ve genelde düşey konumda olan kablolar yardımıyla iki ana taşıyıcı kabloya asılmıştır.

(3)

Şekil 1. Asma Köprülerin Çalışma Prensibi

Asma Köprülerin Taşıyıcı Sisteminin Oluşturulması

Kablolar

Asma sistemlerde kablo terimi, bükülebilir (fleksibl) bir çekme elemanını ifade eden genel anlamda bir terimdir. Kabloların yapımında kullanılan teller, sıcakta haddelenmiş yüksek karbonlu çelik çubukların soğukta çekilmesi suretiyle üretilirler. Korozyona karşı korunmalarını sağlamak için teller bir tabaka saf çinko ile kaplanarak galvanize edilirler.

Bir örnek olarak İstanbul’da yapımına 1970 yılında başlanan ve 29 Ekim 1923 tarihinde Cumhuriyetimizin ellinci yılında hizmete giren Boğaziçi köprüsü’nün iki ana taşıyıcı kablosunun her birinde 5 mm çapında yüksek mukavemetli galvanize 10600 adet tel

(4)

bulunmaktadır. Paralel tel grubu düzende yapılan söz konusu ana kablo 600 mm çapında bir görünüm arz etmektedir.

Asma köprü uygulamalarında halen kablo olarak kullanılan başlıca elemanlar : a) Tel grupları

Bir merkez tel etrafında helisel olarak sarılan bir ya da daha çok tabakalı telden oluşur (Şekil 2).

Şekil 2. Tel Grupları

b) Çelik halatlar

Tel gruplarının bir çekirdek etrafında helisel olarak sarılmasıyla elde edilirler (Şekil 3).

Şekil 3. Çelik Halatlar

c) Paralel tel grupları

Tellerin helisel olarak sarılmayıp, paralle bir düzende bir araya gelmesiyle elde edilir (Şekil 4).

(5)

Şekil 4. Paralel Tel Grupları

Ana kablolar, Şekil 5’de görüldüğü gibi yüksek mukavemetli, galvanizli, 5 mm çapında tellerin ayaklar arasında düzenlenen bir çıkrık mekanizması kullanılarak örülmesiyle oluşturulur.

Şekil 5. Ana Kabloların Oluşturulması

Örülme işleminin tamamlanmasından sonra ana kablolar uygun aralıklarla çepeçevre sıkıştırılır ve tabliyeyi taşıyacak olan düşey kabloların bir ucu bu noktalara mesnetlenir (Şekil 6).

(6)

Şekil 6. Ana Kablonun Sıkıştırılması ve Düşey Kablonun Bağlanması

Tabliye

Araçların kullanacağı tabliyenin taşıyıcı sistemini kutu kesitli çelik üniteler oluşturmaktadır. Bu üniteler güçlendirilmiş çelik levhaların, kutu kesiti meydana getirecek şekilde birbirine kaynakla birleştirilmesi ile üretilirler. Şekil 7’de de görüldüğü gibi platformu oluşturacak olan bu ünitelerin herbiri, sırayla su seviyesinden gerekli yüksekliğe çıkartılarak bu seviyede daha önce kaldırılmış olan bir başka üniteye birleştirilir. Kaldırma işlemi ana kablolar arasında düzenlenmiş gezici bir vinç yardımıyla yapılır.

(7)

Şekil 7. Tabliyenin Oluşturulması

Asma Köprülerden Örnekler

1- Akashi Kaikyo Köprüsü

Dünyanın en uzun köprüsüdür. Japonya’da Kobe-Naruto karayolunda bulunmaktadır.

Açıklığı 1991 m dir. Projesi ve inşaatı on yılda tamamlanmış ve 1998 yılında hizmete açılmıştır. Richter ölçeğine göre 8.5 büyüklüğünde oluşabilecek depreme dayanıklı olarak projelendirilmiştir. Köprü 3.6 milyar dolara mal olmuştur. İnşaatında 100‘den fazla yüklenici firma görev almıştır. Çelik ayaklarının uzunluğu 298 m, tabliyenin deniz seviyesinden yüksekliği 65 m dir. Yapımında yaklaşık olarak 181,400 ton çelik ve 1.42 milyon m3 beton kullanılmıştır (Şekil 8).

(8)

Şekil 8. Akashi Kaikyo Köprüsü (Japonya)

2-George Washington Köprüsü

ABD’de George Washington Köprüsü’nün 1927 yılında inşaasına başlanılmış ve 1932 yılında hizmete açılmıştır. Köprünün açıklığı 1067 m olup, denizden yüksekliği 64 m dir Ayakların yüksekliği 182 m dir. Köprü 59 milyon dolara mal olmuştur (Şekil 9).

(9)

Şekil 9. George Washington Köprüsü (ABD)

3-Golden Gate Köprüsü

ABD’de San Fransisco körfezinde yer alan köprünün tasarımı ve inşaası 1929-1937 tarihleri arasında tamamlanmıştır. 1280 m açıklığındadır. Ayakların yüksekliği deniz seviyesinden 227 m yüksekliğindedir. Yolun deniz seviyesinden yüksekliği ise 67 m dir.

Köprü 35.5 milyon dolara mal olmuştur (Şekil 10).

(10)

Şekil 10. Golden Gate Köprüsü (ABD)

4-Humber Köprüsü

İngiltere’de 1981 yılında hizmete giren Humber köprüsü 1410 m açıklığındadır. Severn nehirinden yüksekliği 30 m dir. Ayaklarının yüksekliği 155.5 m dir. Kablolarda kullanılan tel uzunluğu toplam 71.000 km dir. Kullanılan çeliğin toplam ağırlığı 16.500 ton, beton ise 480.000 tondur. Köprünün maliyeti 98 milyon pound civarındadır (Şekil 11).

(11)

Şekil 11. Humber Köprüsü (İngiltere)

5- Verrazano Narrows Köprüsü

ABD New York’da yer alan bir zamanların en büyük açıklıklı asma köprüsü olan Verrazano Narrows 1298 m açıklığındadır. 1964 yılında tamamlanmış ve hizmete açılmıştır. Köprü 320 milyon dolara mal olmuştur (Şekil 12).

(12)

Şekil 12. Verrazano Narrows Köprüsü (ABD)

6-Boğaziçi ve Fatih Sultan Mehmet Köprüleri

Istanbul’da Avrupa ve Asya kıtalarını birleştiren Boğaziçi ve Fatih Sultan Mehmet köprüleri dünyanın büyük açıklıklı köprüleri arasında yer almaktadırlar. 1988 yılında tamamlanan ve hizmete açılan Fatih Sultan Mehmet köprüsü 1090 m açıklıkla 12. sırada, 1973 yılında tamamlanan ve hizmete açılan Boğaziçi köprüsü ise 1074 m açıklıkla 13.

sırada bulunmaktadır (Şekil 13 ve Şekil 14).

Boğaziçi köprüsü’nün ayaklarının yüksekliği 165 m, denizden yüksekliği ise 64 m dir.

Yapımında 23 bin ton çelik, 71 m3 beton kullanılmıştır. Zamanın rakkamlarına göre 516 milyon TL’ye mal olmuştur.

Fatih Sultan Mehmet köprüsü’nün denizden yüksekliği 64 m dir. Ayakların yüksekliği 107.10 m dir. 130 milyon dolara mal olmuştur. 2.5 yıl gibi kısa bir sürede tamamlanarak

(13)

Şekil 13. Boğaziçi Köprüsü (Türkiye)

Şekil 14. Fatih Sultan Mehmet Köprüsü (Türkiye)

(14)

Tablo 1’de dünyanın en uzun açıklığına sahip 15 asma köprüsü, ismi, açıklığı, bulunduğu şehir ve ülke ile hizmete açılma yılları itibariyle özetlenmiştir.

No. Köprü Adı

Açıklık (m) Şehir Ülke Yıl

1 Akashi-Kaikyo 1991 Kobe-Naruto Japonya 1998

2 Great Belt East 1624 Korsor Danimarka 1998

3 Runyang South 1490 Zhenjiang Çin 2005

4 Humber 1410 Kingston-upon-Hull Ingiltere 1981

5 Jiangyin 1385 Jiangsu Çin 1999

6 Tsing Ma 1377 Hong Kong Çin 1997

7 Verrazano-Narrows 1298 New York, NY ABD 1964

8 Golden Gate 1280 San Francisco, CA USA 1937

9 Höga Kusten 1210 Kramfors İsveç 1997

10 Mackinac 1158 Mackinaw City, MI ABD 1957

11 Minami Bisan-seto 1100 Kojima-Sakaide Japonya 1988 12 Fatih Sultan Mehmet 1090 Istanbul Türkiye 1988

13 Boğaziçi 1074 Istanbul Türkiye 1973

14 George Washington 1067 New York, NY ABD 1931 15 Kurushima-3 1030 Onomichi-Imabari Japonya 1999

Tablo 1

Asma Köprülerde Periyodik Bakımın Önemi

“Zincirin gücü en zayıf halkasının gücü kadardır” atasözü asma köprü tarzı yapıların taşıma güçlerini de bir anlamda ifade eden veciz bir sözdür. Asma köprülerde zincir halkalarına karşılık gelen elemanlar çelik kablolardır. Bu elemanların birinin ya da birkaçının kırılmaları ya da kopmaları köprüyü oluşturan diğer elemanlara öngörülmemiş fazla yüklerin aktarılması ile kısmi göçmelere hatta köprünün tamamen yıkılmasına sebep olabilirler. Böyle bir olay 1967 yılının Aralık ayında Amerika Birleşik Devletleri’nin Virginia eyaletinde yaşanmıştır. “Silver Bridge” asma köprüsü 1928 yılında inşa edilmiş olan 670m açıklıklı bir asma köprüydü. Köprünün inşa tarihinden 40 yıl sonra yıkılması

(15)

Korozyon basit manası ile paslanma, metal yorulması ise bir telin ileri geri tekrarlı bükülmesi sonucu kopmasına sebep olan durumdur. Yıllar içinde bu iki olumsuz koşulun ortaya çıkardığı çatlak ilerlemiş, bağlantı elemanı yerinden kopmuş ve ilerleyen bir şekilde diğer köprü elemanları burkularak köprü çökmüştür. Kopma açısından kritiklik oluşturan çelik kablolar ve onların bağlantı elemanları göçmeyi tetikleyici unsurlar olmuştur.

Asma köprülerde kopma açısından kritik elemanlar çekmeye maruz kalan ve kırılmaları durumunda köprünün göçmesine yol açabilecek eleman ya da eleman parçaları olarak tanımlanırlar. Asma köprülerde bu elemanlar taşıyıcı ana kablo ile köprü platformunu birbirine bağlayan ve askı çubukları olarak adlandırılan genelde düşey konumdaki kablolardır. Ancak köprü içindeki her çekme elemanı kopma açısından kritik eleman olarak düşünülmemelidir. Bir çekme elemanı koptuğunda yük diğer çekme elemanlarının artık kapasiteleri ile taşınabiliyorsa kırılan eleman kopma açısından kritik eleman sayılmaz. Yukarıda verilen “Silver Bridge” olayında (Şekil 15) kopan eleman köprünün tamamıyla yıkılmasına sebep olduğu için kopma açısından kritik eleman olarak nitelendirilebilir.

Şekil 15. Silver Köprüsü (ABD)

Tekrarlı ve titreşimli yükler altında köprüde çekmeye çalışan elemanlar (kablolar ve bunların mafsallı parçaları) zaman içinde metal yorulmasına maruz kalırlar. Bu yorulma

(16)

hali bazı mekanik ve metalurjik süreksizlik noktalarında çatlakların oluşmasını ve ilerlemesini tetikleyebilir.

Asma köprülerde kopma açısından kritik elemanlar ve parçalar tesbit edildikten sonra bir program dahilinde bunların denetimi yapılmalıdır. Denetim programı, yapılacak kontrolların sıklılığını ve bunlar ile ilgili süreçleri içermelidir. Her kontrolde iyice temizlenmiş şüpheli noktaların fotoğrafları çekilmeli ve bir sonraki kontrolde bu fotoğraflar ile karşılaştırılarak elemanların mevcut durumları kopma oluşumu açısından değerlendirilmelidir. Özellikle, mafsallı bağlantı noktalarındaki kaynaklarda ve çelik levha elemanlarında çatlak, aşınma ve korozyon oluşumu gözlenirse gerekli önlemler derhal alınmalıdır. Daha detaylı kontrol için tahribatsız testler yapılmalı ve özellikle çatlak oluşumu tesbit edilirse kontrol eleman üzerinde yapılacak metal yorulması değerlendirme çalışmalarıyla desteklenmelidir. Bu çalışma ile elemanların kalan

“yorulma ömürleri” ve “çatlak ilerleme oranları” hesaplanır ve alınması gerekli önlemler belirlenir.

“Silver Bridge” olayı özellike asma tipi çelik köprülerde periyodik kontrol ve bakım çalışmalarının öneminin altını çizmiştir. Kritik noktalarda olası çatlakların tesbiti ve önlem alınması ancak düzenli kontrollar ile sağlanabilir. 1960’lı yıllar öncesi kontrol teknolojisi ile günümüz teknolojisi arasında büyük farklar olmasına karşın hangi teknoloji ile olursa olsun kontrol ve bakım düzenli aralıklarla ciddi bir şekilde yapılmazsa bu tip olayların yaşanması olasıdır.

22 Ocak 2004 günü İstanbul’da yaşanan şiddetli kar fırtınası sırasında İstanbul Boğaziçi köprüsünde bir askı kablosunun tabliye ile bağlandığı levhada bir ayrılma meydana gelmiştir. “Asma köprünün bir kablosu koptu” şeklinde yayılan haber telaşa neden olmuştur. Oysa köprüde mevcut 272 askı elemanından sadece birinin birleşim levhasındaki ayrılma köprünün güvenliği bakımından önemli sayılmayabilir.

(17)

vesilesiyle periyodik bakım programının önemi üzerinde durulmalı ve asma köprülerimizde gerekli kontrollar yapılmalıdır.

KAYNAKLAR

1. Asma Sistemler, Prof.Dr. Hasan Karataş, İ.T.Ü. Mimarlık Fakültesi Yayınları, 1979.

2. http://www.pbs.org/wgbh/nova/bridge/meetsusp.html 3. http://www.inventionfactory.com/history/RHAbridg/sbtd/

4. http://www.hsba.go.jp/bridge/e-akasi.htm

5. http://www.pbs.org/wgbh/buildingbig/wonder/structure/akashi_kaikyo.html 6. http://www.panynj.gov/tbt/gwframe.HTM

7. http://www.mta.nyc.ny.us/bandt/html/veraz.htm 8. http://www.humberbridge.co.uk/

9. http://www.geocities.com/silver_bridge1967/Silver_Bridge.html 10. http://www.botek.info/Turkce/press.htm

11. http://www.fhwa.dot.gov/

12. “Engineering the Humber Bridge”, The Hillinton Press, Middlesex, England

Referanslar

Benzer Belgeler

Beԭ basamaklԩ 623ab sayԩsԩ 5 ile bölünebilen bir çift sayԩ olduԫuna göre, bu sayԩnԩn 3 ile bölünebilme- si için a yerine gelebilecek rakamlarԩ

Dört basamaklԩ 5x6y doԫal sayԩsԩnԩn 45 ile bö- lümünden kalan 12 olduԫuna göre, x in alabile- ceԫi farklԩ deԫerlerin toplamԩ

• Discordance <10 weeks: high risk of early fetal loss. • Discordance in CRL or

 Weekly ultrasound assessment for the first two weeks after treatment, reducing to alternate weeks following clinical evidence of

IP hemorrhage IP pyrexia Epidural CPR MoM BW centile Alcohol Drug abuse Smoking Ethnicity Multiparous BMI (Kg/m2) Age.

 Twin pregnancies discordant for fetal anomaly should be referred to a regional fetal medicine

Internet Uses Pattern among Medical and Non-Medical Students in Bangladesh and South Asian Countries: Previous research in eight public (4) and private (4) medical

En yüksek kök oluşumu Pembe Gemre çeşidinde 60 dakikalık uygulamada gözlenmiş olmasına rağmen, köklenme sadece anaçlar açısından önemli olduğundan bu durumda,