CELIK KOPRULERIN TASARIMI

ÇELİK KÖPRÜLERİN TASARIMI İlker Yılmaz TÜRKER İnş. Yük. Müh. PROYA A.Ş. [email protected] 1

TANIM KÖPRÜ: Herhangi bir engelle ayrılmış iki yakayı birbirine bağlayan veya trafik akımının, başka bir trafik akımını kesmeden üstten geçmesini sağlayan ahşap, kâgir, beton veya demir yapı (TDK Sözlüğü)

2

TİPİK KÖPRÜ ELEMANLARI

3

KÖPRÜLERİN SINIFLANDIRILMASI

•Malzemesine göre •Mekanik sistemine göre •Kullanılış amacına göre •Kiriş şekillerine göre •Plandaki şekillerine göre •Hizmet Süresine göre

4

KÖPRÜLERİN SINIFLANDIRILMASI Malzemesine Göre •Ahşap •Kargir •Beton •Betonarme •Öngerilmeli beton •Çelik •Kompozit •Alüminyum 5

KÖPRÜLERİN SINIFLANDIRILMASI Mekanik Sistemine Göre •Basit tek açıklıklı kirişler •Sürekli kirişler •Gerber kirişleri •Kemerler •Çerçeveler •Asma sistemler 6

KÖPRÜLERİN SINIFLANDIRILMASI Kiriş Şekillerine Göre •Dolu gövdeli kirişler •Sandık (kutu) kesitli kirişler •Kafes kirişler •Sabit veya değişken yükseklikli kirişler •Plak köprüler

7

KÖPRÜLERİN SINIFLANDIRILMASI Plandaki Şekillerine Göre •Dik köprüler •Verev köprüler •Kurb köprüler

8

KÖPRÜLERİN SINIFLANDIRILMASI Hizmet Süresine Göre •Geçici köprüler •Daimi köprüler

9

ÇELİK KÖPRÜ TİPLERİ

•Dolu Gövdeli Kiriş (basit, sürekli, gerber) •Kafes Sistem •Çerçeve Sistem (portal) •Kemer •Asma Köprü (suspension) •Gergin Eğik Kablolu Köprü (cable stayed) 10

ÇELİK KÖPRÜ TİPLERİ Dolu Gövdeli Kiriş Köprüler a) Basit kiriş b) Basit kiriş, çok açıklık c) Konsol kiriş d) Sürekli kiriş e) Sürekli – değişken kesit 11

ÇELİK KÖPRÜ TİPLERİ Dolu Gövdeli Kiriş Köprüler

12

ÇELİK KÖPRÜ TİPLERİ Kafes Sistemler

Çeşitli kafes sistemler (platform üst ya da alt başlıkta) 13

ÇELİK KÖPRÜ TİPLERİ Kafes Sistemler

14

ÇELİK KÖPRÜ TİPLERİ Çerçeve Sistemler (Portal)

a) Üç açıklıklı b) Tek açıklıklı 15

ÇELİK KÖPRÜ TİPLERİ Çerçeve Sistemler (Portal)

16

ÇELİK KÖPRÜ TİPLERİ Kemer Köprüler

17

ÇELİK KÖPRÜ TİPLERİ Kemer Köprüler a) Kemer b) Bow-String c) Kısmî bağlı kemer

18

ÇELİK KÖPRÜ TİPLERİ Kemer Köprüler

19

ÇELİK KÖPRÜ TİPLERİ Asma Köprüler

20


21


Ana Kule Tipleri 22


Ana Kablo Tipleri 23


Ana Kablo Tipleri 24


a) Kiriş b) Kafes c) Kutu 25


Örnek Bir Ankraj Sistemi 26


27

ÇELİK KÖPRÜ TİPLERİ Gergin Eğik Kablolu Köprüler

28


Kablo Düzenleme Çeşitleri 29


Pilon Düzenlemeleri 30


Kabloların Pilona Ankrajı 31


Montaj Aşamaları 32

KABLO EKSENEL RİJİTLİĞİ

EA EAeff = G 2 EA cos 2 a 1+ 12T 3

a = açı G = kablo ağırlığı T = kablodaki eksenel çekme kuvveti

33


34

ÇELİK KÖPRÜ TİPLERİ Açıklıklara Göre Köprü Tipleri

35

DÖŞEME TİPLERİ Izgara Döşeme

36

DÖŞEME TİPLERİ Ortotropik Döşeme

37

DÖŞEME TİPLERİ Kompozit Döşeme

38

DÖŞEME TİPLERİ Kompozit Kutu Kesitli Döşeme

39

RÜZGAR BAĞLANTILARI

40

BASKI KİRİŞLERİ

41

BAZI MESNET ELEMANLARI

Mafsallı Mesnet 42

BAZI MESNET ELEMANLARI

Kayıcı Mesnet 43

BAĞLANTI ELEMANLARI

•Kaynak •Öngerilmeli cıvata

44

SİSTEM SEÇİMİNİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER •Açıklık •Trafik yoğunluğu •Gabari •Zemin şartları •Nakliye şartları •Topoğrafik şartlar •Meteorolojik şartlar •Estetik •Maliyet •Montaj şartları •Bakım, onarım, işletme maliyeti 45

AÇIKLIK SEÇİMİNİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER •Engelin yeri •Döşeme ve kiriş derinliği (açıklık mesafesi maksimum izin verilen yapı derinliği ile sınırlı olabilir) •Göreli üstyapı ve altyapı maliyeti (kötü zemin şartları, pahalı temel gerektirir) •Nehir geçişlerinde orta ayak yapılabilirliği •Gabari •Yüklemeler 46

YÜKLER Grup A

•Zati Yük •Hareketli Yük ve Dinamik Etkisi •Boyuna Kuvvetler •Mesnet Şartlarında Değişme •Merkezkaç Kuvvet •Rüzgar Yükü •Kar Yükü •Rötre Ve Sünme •Toprak İtkisi •Suyun Kaldırma Kuvveti •Buz Etkisi •Atalet Etkisi (Hareketli Köprülerde) •Öngerilme Etkisi

47

YÜKLER Grup B

•Yapım Aşaması Yükleri •Deprem •Çarpma

48

TAŞIT YÜKLERİ

49

TAŞIT YÜKLERİ Yük Sınıfı H30 - S24 H20 - S16

Trafik cinsi Karayolları Genel Müdürlüğü Köprüler Dairesi Başkanlığı'nca Gerekli Görüldüğü Hallerde Proje saatlik trafiği 100 - 400 taşıt ise veya ağır sanayi merkezlerine giden yollarda

H15 - S12

Proje saatlik trafiği 100 taşıttan az ise

H10

Köy yollarında 50

TAŞIT YÜKLERİ H30 - S24

H20 - S16

H15 - S12

H10

30.0

20.0

15.0

10.0

Eğilme etkisi için

13.5

9.0

6.8

9.0

Kesme etkisi için

19.5

13.5

9.8

13.0

q (t/m)

1.5

1.0

0.8

5.0

s (cm)

75

50

38

25

Yük Sınıfı W ağırlığı (ton)

Q (ton)

Q q 51

DİNAMİK ETKİ

1 ϕ = 1+ L + 37 ϕ = dinamik etki katsayısı (maks. değer 1.3) L = hesap uzunluğu(m)

52

YÜK DEĞERLERİNİN EKSİLTİLMESİ

Şerit Sayısı Bir veya iki şerit

Dikkate Alınacak Hareketli Yük Değeri %100

Üç şerit

%90

Dört veya daha fazla şerit

%75

53

YÜK BİRLEŞİMLERİ

54

YÜK BİRLEŞİMLERİ N: Grup numarası γ: Yük faktörü β: Katsayı D: Ölü yük L: Hareketli yük I: Hareketli yük darbe etkisi E: Toprak basıncı B: Kaldırma kuvveti W: Yapıda rüzgâr yükü WL: Hareketli yük üzerinde rüzgâr yükü (taşıtların oluşturduğu yüzeye etkiyen rüzgâr yükü) LF: Hareketli yükten kaynaklanan boyuna kuvvet CF: Merkezkaç kuvvet R: Nervür kısalması S: Büzülme T: Isı EQ: Deprem SF: Akarsu akımı basıncı ICE: Buz yükü

55

YORULMA ANALİZLERİ

56

YORULMA ANALİZLERİ

57

YÖNETMELİKLER •AASHTO,Standard Specifications for Highway Bridges •AASHTO LRFD •ANSI/AWS D1.5, Bridge Welding Code-Steel •AREMA, The American Railway Engineering Maintenance of Way Association •EUROCODE •Karayolu Köprüleri için Teknik Şartname

58

ANALİZ VE TASARIM AŞAMALARI

Ön Tasarım • Temel planlama • Ön planlama Kesin Tasarım

59

ANALİZ VE TASARIM AŞAMALARI Tasarım için Gerekli Belgeler Resimler ve Planlar • Bölge haritası • Vaziyet planı • Sahillerin plankotesi • Boyuna profil • Sahillerin fotoğrafı Yazılı belgeler • Akarsu hakkında bilgiler • Zemin raporları • Yapıdan istenen geometrik özellikler

60

ANALİZ VE TASARIM AŞAMALARI Ön Tasarım TRAFİK PLANLAMASI

T E M E L P L A N L A M A

PLANLAMA KOŞULLARININ OLUŞTURULMASI

KÖPRÜ YERİNİN BELİRLENMESİ

KÖPRÜ YERLEŞİM PLANININ BELİRLENMESİ

ÖN İNCELEME 1. 2. 3. 4. 5. 6.

COĞRAFİ İNCELEME JEOLOJİK İNCELEME AKIŞ KAYITLARININ İNC. TRAFİK AKIŞININ İNC. YERLEŞİM ALANININ İNC. METEOROLOJİK İNC.

TASARIM KOŞULLARININ BELİRLENMESİ

61

ANALİZ VE TASARIM AŞAMALARI Ön Tasarım UYGULANABİLİR TAŞIYICI SİSTEM TİPİLERİNİN ÖN SEÇİMİ

Ö N P L A N L A M A

SEÇİLEN TİPLER İÇİN PLAN TASARIMI

KARŞILAŞTIRMALI KÖPRÜ TİPİ SEÇİMİ

KARŞILAŞTIRMALI TASARIM

EN UYGUN KÖPRÜ TİPİNİN SEÇİLMESİ

62

ANALİZ VE TASARIM AŞAMALARI Ön Tasarım

63

ANALİZ VE TASARIM AŞAMALARI Ön Tasarım

64

ANALİZ VE TASARIM AŞAMALARI Kesin Tasarım ÖN TASARIM

TASARIM ŞARTLARININ BELİRLENMESİ DETAYLI İNCELEME HESAPLARIN DÜZENLENMESİ

YAPISAL ANALİZ

1. 2. 3. 4. 5.

COĞRAFİ İNCELEME JEOLOJİK İNCELEME AKIŞ KAYITLARININ İNC. ÇEVRESEL İNC. NAKLİYE ŞARTLARININ İ.

DETAY ÇİZİMLERİ

İMALAT

NAKLİYE/MONTAJ

65

ANALİZ VE TASARIM AŞAMALARI Tipik Yapısal Analiz HESAPLARIN DÜZENLENMESİ

YAPISAL SİSTEMİN MODELLENMESİ

Taşıyıcı Sistemin Modellenmesi Sınır Şartlarının Tanımlanması Eleman Kesitleri için Kabuller (*) (*) Tasarım Paradoksu

YÜKLERİN MODELLENMESİ

SAYISAL ÇÖZÜMLEME

KESİT TESİRLERİNİN VE DEFORMASYONLARIN BELİRL.

ELEMAN TASARIMI

Yük Durumlarının Modellenmesi Uygulama Yerlerinin Belirlenmesi

Kullanılan Programa Uygun Giriş Verileri Olş. Çıktıların Değerlendirilmesi Kesit Tesiri Dİyagramlarının Çizilmesi. Mesnet Reaksiyonları Tablosunun Oluşturulması Deformasyonların Değerlendirilmesi

66

ÇELİK KÖPRÜLERİN AVANTAJLARI •Hafif döşeme sistemi (montaj kolaylığı, küçük temel, beton döşemeye göre %30-50 daha hafif) •Montaj boyutundaki elemanların hafifliği (mobil vinçlerle montaj imkanı, hızlı montaj) •Cıvatalı birleşim imkanı (min. düzeyde şantiye denetim ihtiyacı) •Fabrikada ön üretim imkanı (etkin kalite kontrolü, daha güvenilir imalat) 67

ÇELİK KÖPRÜLERİN AVANTAJLARI •Modern koruyucu kaplamalar (montaj öncesinde uygulanabilir, ilk bakım süresini uzatır, öngörülebilir yapı ömrü) •Düşük yapı yüksekliği (düşük yaklaşım dolgusu, narin görünüm) •Sürekli açıklılar (az sayıda mesnet ve bağlantı, narin görünüm, düşük bakım maliyeti)

68

TARİHİ KÖPRÜLERİMİZ

Uzunköprü, Edirne 1392 m, Dünyanın en uzun taş köprüsü 69


Malabadi Köprüsü, Diyarbakır (1147) Kemer açıklığı 40.80m dünyada günümüze ulaşan en büyük taş kemer köprü 70


Aspendos (Belkıs) Köprüsü, Antalya (1219-1236) Boyu 220m

71


Çifte Köprü, Artvin Boyu 2x37 m 72

TEŞEKKÜRLER

73

AYVACIK – EYNEL KÖPRÜSÜ

Ayvacık - Eynel Köprüsü

1

KONUM Suat Uğurlu Baraj Gölü

Eynel Ayvacık


2

YERLEŞİM

Eynel

Ayvacık


3

Köprüden Önce Ulaşım


4

PROJE AŞAMALARI • Planlama • Tasarım • Çelik Elemanların İmalatı • Temel İnşaatı • Montaj


5

Pandül Elemanlar

Düz Kısım

Ι

2400

TAŞIYICI SİSTEM

Kemer

ΙΙ Ι

15000

ΙΙ 186000 216000


6

20

100

250

150

Kemer (I-I) Kesiti

2400

300

2150

3250

1200

3250

2150

20

300

300

1850

12

12000


7

1120 2150

1010 3250

1900

1120 1200

3250

8200 12000

3250

100

150

Düz Kısım (II-II) Kesiti

1200

2150 1900

3250


8

Kompozit Döşeme Sistemi


9

ZEMİN ÖZELLİKLERİ EYNEL

AYVACIK

Kiltaşı Kumtaşı Marn

Yapay Dolgu Kumtaşı Kiltaşı Marn Ayvacık - Eynel Köprüsü

10

TASARIM AŞAMALARI


11

TASARIM AŞAMALARI • Taşıyıcı Sistemin Belirlenmesi • Seçilen Sistem Üzerinde Çalışmalar • Analiz Modelinin Oluşturulması • Yükler ve Yük Birleşimleri • Yönetmelikler • Analiz Sonuçlarının Yorumlanması ve Tasarım • Stabilite Tahkikleri • Bağlantı Elemanlarının Tasarımı • Yorulma Analizleri • Temel Sistemi Ayvacık - Eynel Köprüsü

12

Taşıyıcı Sistemin Belirlenmesi Taşıcı Sistem Seçimini Etkileyen Faktörler • İhtiyaçlar • Çevresel Şartlar • Mevcut Yollar • Nakliye ve Montaj Şartları • Estetik • Bakım Maliyeti Ayvacık - Eynel Köprüsü

13

Taşıyıcı Sistemin Belirlenmesi

İncelenen Taşıyıcı Sistem Tipleri • Kafes Kiriş • Bowstring • Dolu Gövdeli Kemer Ayvacık - Eynel Köprüsü

14

Taşıyıcı Sistemin Belirlenmesi Kafes Kiriş

• Kolay montaj • Estetik gerekçeler • Çevreye uyum Ayvacık - Eynel Köprüsü

15

Taşıyıcı Sistemin Belirlenmesi

46650

Bowstring 4000

+61.500

• Kablo gergi sistemlerindeki teknolojik belirsizlikler • Estetik gerekçeler • Bakım güçlükleri • Yüksek kemer Ayvacık - Eynel Köprüsü

16

Taşıyıcı Sistemin Belirlenmesi Dolu Gövdeli Kemer 186000 216000

• Yaklaşım yol kotlarının sisteme uyumu • Estetik ve strüktürel sadelik • Bakım - onarım olanakları Ayvacık - Eynel Köprüsü

17

Seçilen Sistem Üzerine Çalışmalar Kemer Formunun Belirlenmesi • Daire Yayı • 2. Derece Parabol • Cosinus Hiperbolü

(

⎛ x ⎞ a x/a y = a. cosh ⎜ ⎟ = e + e − x / a ⎝a⎠ 2

)


18

Seçilen Sistem Üzerine Çalışmalar

20000

20000

Kemer Formunun Belirlenmesi


19

Seçilen Sistem Üzerine Çalışmalar

15000

En Uygun Geometri

15000

186000

15000

216000


20

Yükler ve Yük Birleşimleri • Zati Yükler • Ölü Yükler (kaplama, korkuluk, aydınlatma) • Hareketli Yükler (taşıt, yaya) • Deprem (Planda iki doğrultuda ve düşey) • Rüzgar • Sıcaklık Farkları


21

Yükler ve Yük Birleşimleri

Taşıt Yükü H20 - 44


22

Yükler ve Yük Birleşimleri Durum - 1

Durum - 2

Durum - 3

Yaya yolu Trafik Şeridi Trafik Şeridi Yaya yolu

Dolu Bos

Durum - 4

Durum - 5

Hareketli Yük Durumları Ayvacık - Eynel Köprüsü

23

Yükler ve Yük Birleşimleri

12 Temel Yük Birleşimi 230 Adet Yük Birleşimi


24

Yönetmelikler • • • • • •

AASHTO AISC – ASD ANSI/AWS D1-1 ANSI/AWS D1.5 DBYYHY, 2007 TS498

• • • • • •


TS500 TS648 TS3357 TS3167 TS3168 TS3169 25

Analiz Modelinin Oluşturulması Matematik Model


26

Analiz Modelinin Oluşturulması

Bileşke Yük Vektörü


27



28



29

Analiz Sonuçları ve Tasarım


30

Analiz Sonuçları ve Tasarım Mesnet Reaksiyonları Hareketli Yükler

912 t 2893 t

63 t

63 t

Ölü Yükler

538 t 1707 t


19 t

37 t

31

Analiz Sonuçları ve Tasarım Yer Değiştirmeler

δ

δ<

L 800


32

Analiz Sonuçları ve Tasarım 20

100

250

150

Kesit Tasarımı

2400

300

2150

3250

1200

3250

2150

20

300

300

1850

12

12000


33

Analiz Sonuçları ve Tasarım Kompozit Kesit Tasarımı


34

Stabilite Tahkikleri

Montaj ve İşletme Durumunda Kemer Stabilitesi Ayvacık - Eynel Köprüsü

35

Stabilite Tahkikleri Burkulma ve Buruşma


36

Bağlantı Elemanlarının Tasarımı


37

Bağlantı Elemanlarının Tasarımı detay - 1

yatay sabitleme 50

Kemer – Kiriş Birleşimi Ayvacık - Eynel Köprüsü

38


Kayıcı Mesnet


39


Kemer Mesneti Ayvacık - Eynel Köprüsü

40

Yorulma Analizleri

500.000 Araç


41

İmalat Çizimleri


42

Temel Sistemi

Eynel

Ayvacık Ayvacık - Eynel Köprüsü

43

Montaj Yöntemi • Dubalar Üzerinde Montaj • Geçici Ayaklar Üzerinde Montaj


44

Montaj Yöntemi Dubalar Üzerinde Montaj DURUM 1

A

1

3

DURUM 2

A

C

1

3

2

4

DURUM 3 Ι A

B

C

detay 1

1

3

Ι

4

2


45

Montaj Yöntemi Geçici Ayaklar Üzerinde Montaj


46

İMALAT


47

İMALAT


48

İMALAT


49

İMALAT


50

İMALAT


51

NAKLİYE

Nakliye Boyutları 4.0x2.4x24.0m


52

NAKLİYE


53

NAKLİYE


54

TEMEL İNŞAATI • Zemin İyileştirme Çalışmaları (dolgu ve dinamik kompaksiyon) • Kazık İmalatı • Kazık Başlığı, Temel ve Dayanma Yapısı


55

TEMEL İNŞAATI Dolgu ve Dinamik Kompaksiyon


56

TEMEL İNŞAATI Kazık İmalatı


57

TEMEL İNŞAATI


58

MONTAJ


59

MONTAJ Çalışma Alanı


60

MONTAJ Anroşman


61

Alternatif Ulaşım Araçları


62

MONTAJ Geçici Ayaklar


63

MONTAJ Geçici Ayaklar


64

MONTAJ


65

MONTAJ


66

MONTAJ


67

MONTAJ


68

MONTAJ


69

MONTAJ


70

MONTAJ


71

MONTAJ


72

MONTAJ


73

MONTAJ


74

MONTAJ


75

MONTAJ


76

MONTAJ


77

MONTAJ


78

MONTAJ


79

MONTAJ


80

MONTAJ


81

MONTAJ


82


83

MONTAJ


84

MONTAJ


85

MONTAJ


86

MONTAJ


87

MONTAJ


88

MONTAJ


89

MONTAJ


90

MONTAJ


91

MONTAJ


92

MONTAJ


93

MONTAJ


94

MONTAJ


95

MONTAJ


96

MONTAJ


97

KONTROL ve BAKIM Her İki Taraftaki Temellerin Kontrolü

KÖPRÜ KISMI KONTROLLERİ

Periyot (Yıl)

Kaynak (Gözle Tetkik)

Kaynak (Ultrasonik tetkik)

Boya Dış

Boya İç

Asfalt

Zemin Betonu

Köprü Ortası Kotu

Kot

Koordinat

1

5

1

2

2

2

2

2

2


98

Ayvacık – Eynel Köprüsü


99



100



101



102



103



104

Ayvacık Feribotu Veda Ediyor


105

TURİZM Yunanistan ve Samsun Offroad Kulüpleri


106

TURİZM Samsun Motosiklet Kulübü


107

TURİZM Yörenin Simgesi


108

ÖDÜL Türk Yapısal Çelik Derneği (TUCSA) Türkiye Çelik Yapı Tasarım Yarışması,2009 Özel Ödül


109

İLGİNİZE TEŞEKKÜR EDERİZ.


110

CELIK KOPRULERIN TASARIMI

Recommend Documents