Köprü - Bridge

Orwell Köprüsü de Ipswich , Suffolk, İngiltere
Eski taş yapımı kemer köprü üzerinde Kerava Nehri içinde Kerava , Finlandiya

Bir köprü için inşa edilmiş bir yapıdır yayılan yolu altında engellemeden (örneğin su, vadi, yol ya da raya bir gövde gibi) fiziksel bir engel. Genellikle aşılması zor veya imkansız olan engelin üzerinden geçiş sağlamak amacıyla inşa edilmiştir. Her biri belirli bir amaca hizmet eden ve farklı durumlara uygulanabilen birçok farklı köprü tasarımı vardır. Köprülerin tasarımları, köprünün işlevi , köprünün inşa edildiği ve demirlendiği arazinin doğası ve onu yapmak için kullanılan malzeme ve onu inşa etmek için mevcut fonlar gibi faktörlere bağlı olarak değişir .

İlk köprüler muhtemelen devrilmiş ağaçlar ve basamak taşlarıyla yapılmıştır . Neolitik insanlar inşa tahta bataklık arasında köprüler. Arkadiko Köprüsü (13. yy'dan kalma Mora ) eski biridir kemer köprülerin hala varlığı ve kullanımda.

etimoloji

Arkadiko Köprüsü de Yunanistan'da (13 yy), en eski kemer köprülerin varlığı
Siosepol üzerinde köprü Zayandeh Nehri örneğidir Safevi hanedanı (1502-1722) köprü tasarımı. İsfahan , İran .
13. yüzyıldan kalma Wetherby Köprüsü , Wharfe Nehri'ni kaplar .

Oxford İngilizce Sözlük kelime kökeni izleri köprünün bir etmek Eski İngiliz kelime brycg aynı anlamı,. Sözcük doğrudan Proto-Hint-Avrupa *bʰrēw - 'ye kadar izlenebilir . Aynı adı taşıyan kart oyunu kelimesinin kökeni farklı.

Tarih

Jispa , HP, Hindistan'ın kuzeyindeki mevsimlik köprü . 2010
Amsterdam , Hollanda'daki Köprüler

En basit ve en eski köprü türleri basamak taşlarıydı . Neolitik insanlar ayrıca bataklıklar arasında bir tür tahta kaldırım inşa ettiler ; Bu tür köprülerin örnekleri arasında İngiltere'deki yaklaşık 6000 yıllık Sweet Track ve Post Track bulunmaktadır. Kuşkusuz eski insanlar da kütük köprüler kullanırlardı ; Bu, doğal olarak düşen veya kasıtlı olarak devrilen veya akarsuların karşısına yerleştirilen ahşap bir köprüdür . Önemli bir açıklığa sahip ilk insan yapımı köprülerden bazıları muhtemelen kasıtlı olarak kesilen ağaçlardı.

Eski arasında ahşap köprü olan Holzbrücke Rapperswil-Hurden geçiş üst Lake Zürich İsviçre; Seedamm'ın batısında keşfedilen tarih öncesi ahşap yığınların tarihi MÖ 1523'e kadar uzanmaktadır. İlk ahşap yaya köprüsü Zürih Gölü'nü geçti, ardından Roma İmparatorluğu'nun 6 metre genişliğinde (20 ft) bir ahşap köprü inşa ettiği MS 2. yüzyılın sonlarına kadar birkaç rekonstrüksiyon izledi . 1358 ve 1360 yılları arasında , Avusturya Dükü IV. Rudolf , gölün karşısına 1878'de kullanılan yaklaşık 1.450 metre (4.760 ft) uzunluğunda ve 4 metre (13 ft) genişliğinde 'yeni' bir ahşap köprü inşa etti. 6 Nisan 2001'de yeniden inşa edilen ahşap yaya köprüsü açıldı ve İsviçre'nin en uzun ahşap köprüsü oldu.

Arkadiko Köprüsü dört Miken biridir cumbası kemer barındıracak şekilde tasarlanmış yollar, eski şebekenin köprüler kısmının savaş arabalarına Tiryns kale ve Epidauros şehir arasında, Mora güney Yunanistan'da. Yunan Tunç Çağı'na (MÖ 13. yy) tarihlenen bu köprü, halen var olan ve kullanılan en eski kemer köprülerden biridir. Peloponez'de Helenistik dönemden kalma birkaç sağlam kemerli taş köprü bulunabilir.

Antik çağın en büyük köprü inşaatçıları antik Romalılardı . Romalılar , daha önceki tasarımlara zarar verecek veya yok edecek koşullarda ayakta kalabilecek kemer köprüler ve su kemerleri inşa ettiler . Bazıları bugün ayakta. Bir örnek olan Alcántara Köprüsü nehir üzerine inşa, Tagus içinde, İspanya . Romalılar ayrıca doğal taşta bulunan mukavemet varyasyonunu azaltan çimento kullandılar . Puzolan adı verilen bir tür çimento su, kireç , kum ve volkanik kayadan oluşuyordu . Tuğla ve harç köprüler, Roma döneminden sonra inşa edildi, çünkü çimento teknolojisi kayboldu (daha sonra yeniden keşfedildi).

Hindistan'da, Kautilya'nın Arthashastra incelemesi , barajların ve köprülerin yapımından bahseder. Girnar yakınlarındaki bir Mauryan köprüsü James Princep tarafından araştırıldı . Köprü bir sel sırasında süpürüldü ve daha sonra imparator Chandragupta I'in baş mimarı Puspagupta tarafından onarıldı . Örgülü bambu ve demir zincir kullanan daha güçlü köprülerin kullanımı, 4. yüzyılda Hindistan'da görüldü. Hindistan'da Babür yönetimi tarafından hem askeri hem de ticari amaçlarla bir dizi köprü inşa edildi .

Savaşan Devletler döneminde büyük Çin ahşap inşaat köprüleri mevcut olmasına rağmen , Çin'de ayakta kalan en eski taş köprü , Sui hanedanlığı döneminde MS 595'ten 605'e kadar inşa edilen Zhaozhou Köprüsü'dür . Bu köprü aynı zamanda dünyanın en eski açık köşeli taş dilimli kemer köprüsü olduğu için tarihsel olarak da önemlidir . Avrupa dilimli kemer köprüleri, en azından Alconétar Köprüsü'ne (yaklaşık MS 2. yüzyıla) kadar uzanırken, muazzam Roma dönemi Trajan Köprüsü'nde (MS 105) ahşap konstrüksiyonda açık köşeli dilimli kemerler bulunur.

Basit bir asma köprü türü olan halat köprüler , 16. yüzyılda Avrupa kolonizasyonundan hemen önce Güney Amerika'nın And dağlarında İnka uygarlığı tarafından kullanılmıştır .

Ashanti akarsu ve nehir üzerinde köprü inşa etti. Dört büyük çatallı ağaç kamyonu dere yatağına çarparak, bu çatallı sütunlar boyunca kirişler yerleştirerek ve sonunda dört ila altı inçlik toprakla kaplanmış çapraz kirişleri konumlandırarak inşa edildiler.

18. yüzyılda Hans Ulrich Grubenmann , Johannes Grubenmann ve diğerleri tarafından ahşap köprülerin tasarımında birçok yenilik yapıldı . Köprü mühendisliği üzerine ilk kitap 1716'da Hubert Gautier tarafından yazılmıştır .

Köprü teknolojisinde büyük bir atılım, 1779'da İngiltere, Shropshire'daki Demir Köprü'nün dikilmesiyle geldi . Severn nehrini geçmek için ilk kez dökme demiri kemerler olarak kullandı. 19. yüzyıldaki Sanayi Devrimi ile birlikte, daha büyük köprüler için ferforje makas sistemleri geliştirildi, ancak demir, büyük yükleri kaldıracak çekme mukavemetine sahip değil . Çekme dayanımı yüksek olan çeliğin ortaya çıkmasıyla, çoğu Gustave Eiffel'in fikirlerini kullanarak çok daha büyük köprüler inşa edildi .

West Montrose, Ontario , Kanada'daki kapalı köprü

Kanada ve Amerika Birleşik Devletleri'nde, 1700'lerin sonunda 1800'lerin sonlarına kadar, Almanya ve İsviçre'deki daha önceki tasarımları anımsatan çok sayıda ahşap kaplı köprü inşa edildi . Asya'da bazı kapalı köprüler de inşa edildi. Daha sonraki yıllarda, bazıları kısmen taştan veya metalden yapılmıştır, ancak kafes kirişler genellikle hala ahşaptan yapılmıştır; Amerika Birleşik Devletleri'nde üç tip kafes kirişi vardı: Kraliçe Karakolu, Burr Kemeri ve Kasaba Kafesi. Bu yapıların yüzlercesi hala Kuzey Amerika'da duruyor. 1990'larda roman, film ve The Bridges of Madison County oyunuyla halkın dikkatine sunuldular .

1927 yılında kaynak öncü Stefan Bryla ilk kaynak tasarlanan yol köprüsü dünyada, Maurzyce Köprüsü sonra nehir boyunca inşa edilmiş Słudwia yakınındaki Maurzyce de Lowicz , 1995 yılında 1929 yılında Polonya, American Welding Society için Tarihi Kaynaklı Yapısı Ödülünü Polonya'ya giden köprü.

Köprü türleri

Köprüler birkaç farklı şekilde sınıflandırılabilir. Ortak kategoriler, kullanılan yapı elemanlarının türünü, taşıdıkları, sabit veya hareketli olup olmadıklarını ve kullanılan malzemeleri içerir.

Yapı türleri

Köprüler, yapılarında çekme , basma , eğilme , burulma ve kesme etkilerinin nasıl dağıldığına göre sınıflandırılabilir . Çoğu köprü, bunların hepsini bir dereceye kadar kullanacak, ancak yalnızca birkaçı baskın olacaktır. Kuvvetlerin ve momentlerin ayrımı oldukça açık olabilir. Asma veya kablolu köprüde, gerilimdeki elemanlar şekil ve yerleşim açısından farklıdır. Diğer durumlarda, kuvvetler, bir kafes kirişte olduğu gibi çok sayıda üye arasında dağıtılabilir.

BeamBridge-diagram.svgkiriş köprüsü
Kiriş köprüleri , her bir uçta alt yapı birimleri tarafından desteklenen yatay kirişlerdir ve kirişler yalnızca tek bir açıklığa bağlandığında basitçe desteklenebilir veya kirişler iki veya daha fazla açıklığa bağlandığında sürekli olabilir . Birden çok açıklıklı olduğunda, ara destek olarak bilinir iskeleler . En eski kiriş köprüleri, akarsular ve benzer basit yapılar arasında oturan basit kütüklerdi. Modern zamanlarda, kiriş köprüleri küçük ahşap kirişlerden büyük çelik kutulara kadar değişebilir. Köprü üzerindeki dikey kuvvet , uzunluğu boyunca her iki taraftaki alt yapılara aktarılan kiriş üzerinde bir kesme ve eğilme yükü haline gelir. Tipik olarak çelik, beton veya ahşaptan yapılırlar. Genellikle çelikten yapılan kirişli köprüler ve plaka kirişli köprüler , kirişli köprü çeşitleridir. Çelik, beton veya her ikisinden yapılan kutu kirişli köprüler de kiriş köprülerdir. Kiriş köprüsü açıklıkları nadiren 250 fit (76 m) uzunluğunu aşar, çünkü eğilme gerilmeleri uzunluğun karesiyle orantılı olarak artar (ve sapma, uzunluğun 4. kuvvetiyle orantılı olarak artar). Ancak, bir kutu kirişli köprü olan Rio-Niteroi Köprüsü'nün ana açıklığı 300 metredir (980 ft).

Dünyanın en uzun kirişli köprüsü, Amerika Birleşik Devletleri'nin güneyinde

Louisiana'da , 23.83 mil (38.35 km) uzunluğundaki Pontchartrain Causeway Gölü'dür ve bireysel açıklıkları 56 fit (17 m)'dir. Kirişli köprüler günümüzde kullanılan en basit ve en eski köprü türüdür ve popüler bir türdür.
TrussBridge-diagram.svgmakas köprüsü
Bir kafes köprü , yük taşıyan üst yapısı bir kafes kirişten oluşan bir köprüdür. Bu kafes, üçgen birimler oluşturan bağlı elemanların bir yapısıdır. Bağlı elemanlar (tipik olarak düz) dinamik yüklere tepki olarak gerilim, sıkıştırma veya bazen her ikisinden de zorlanabilir. Makas köprüler, modern köprülerin en eski türlerinden biridir. Bu makalede gösterilen temel kafes köprü tipleri, on dokuzuncu ve yirminci yüzyılın başlarındaki mühendisler tarafından kolayca analiz edilebilecek basit tasarımlara sahiptir. Bir kafes köprü, malzemelerin verimli kullanımı nedeniyle inşa edilmesi ekonomiktir.
CantileverBridge-diagram.svgKonsol köprüsü
Konsol köprüler , sadece bir uçta desteklenen yatay kirişler olan konsollar kullanılarak inşa edilir . Çoğu konsol köprü , köprünün geçtiği engelin merkezinde buluşmak için destekleyici ayakların karşı taraflarından uzanan bir çift sürekli açıklık kullanır. Konsol köprüler, kiriş köprülerle hemen hemen aynı malzeme ve teknikler kullanılarak inşa edilir. Fark, kuvvetlerin köprüden geçen eyleminde ortaya çıkar.

Bazı konsol köprüler, ekstra güç için iki konsolu birbirine bağlayan daha küçük bir kirişe de sahiptir.

En büyük konsol köprüsü, Quebec, Kanada'daki 549 metrelik (1.801 ft) Quebec Köprüsü'dür .

ArchBridge-diagram.svgKemer köprüsü
Arch köprü olan dayanaklar her bir ucunda. Köprünün ağırlığı , her iki taraftaki abutmentlere itilir . Bilinen en eski kemer köprüler Yunanlılar tarafından yapılmıştır ve Arkadiko Köprüsü'nü içerir .

220 metre (720 ft) span ile Solkan Köprüsü üzerinde Soča at River Solkan Slovenya dünyanın ikinci büyük taş köprüsü ve en uzun demiryolu taş köprüdür. 1905'te tamamlandı. Sadece 18 günde 5.000 tonun (4.900 uzun ton; 5.500 kısa ton) taş bloktan inşa edilen kemeri, dünyanın en büyük ikinci taş kemeridir ve yalnızca Friedensbrücke tarafından geçilmiştir ( içinde Syratalviadukt) Plauen ve en büyük demiryolu taş kemer. Aynı yıl inşa edilen Friedensbrücke kemeri 90 m (295 ft) açıklığa sahiptir ve Syrabach Nehri vadisini geçer . İkisi arasındaki fark, Solkan Köprüsü'nün taş bloklardan, Friedensbrücke'nin ise kırma taş ve çimento harcı karışımından inşa edilmesidir.

Dünyanın en büyük kemer köprüsü, 1.741 m (5.712 ft) uzunluğa ve 552 m (1.811 ft) açıklığa sahip Yangtze Nehri üzerindeki Chaotianmen Köprüsü'dür . Köprü 29 Nisan 2009'da Çin'in Chongqing kentinde açıldı .

TiedarchBridge-diagram.svgbağlı kemer köprü
Bağlı kemerli köprüler , kemer şeklinde bir üst yapıya sahiptir, ancak geleneksel kemer köprülerden farklıdır. Köprünün ağırlığını ve trafik yüklerini itme kuvvetlerine dayanaklara aktarmak yerine, kemerlerin uçları yapının alt kirişindeki gerilimle sınırlandırılır. Bunlara kiriş kemerleri de denir.
SuspensionBridge-diagram.svgAsma köprü
Asma köprüler kablolardan asılır. En eski asma köprüler, bambu parçalarıyla kaplanmış halatlardan veya sarmaşıklardan yapılmıştır. Modern köprülerde kablolar, kesonlara veya batardolara bağlı kulelerden sarkar. Kesonlar veya batardolar göl, nehir veya deniz yatağının derinliklerine yerleştirilir. Alt tipler arasında basit asma köprü , gerilimli şerit köprü , altı açık asma köprü , asma güverte asma köprü ve kendinden demirli asma köprü bulunur . Burton-upon-Trent'teki Feribot Köprüsü'nün Avrupa'da türünün tek örneği olduğu, bazen "yarı asma" köprü olarak adlandırılan bir köprü de vardır .

Dünyanın en uzun asma köprüsü , Japonya'daki 3.909 m (12.825 ft) Akashi Kaikyō Köprüsü'dür .

CableStayedBridge-diagram.svgKablolu köprü
Asma köprüler gibi asma köprüler kablolarla tutulur. Ancak askılı bir köprüde daha az kabloya ihtiyaç duyulur ve kabloları tutan kuleler orantılı olarak daha yüksektir. Bilinen ilk kablolu köprü 1784 yılında CT (veya CJ) Löscher tarafından tasarlandı.

2012 yılından bu yana en uzun kablo kaldı köprü 1104 metre (3622 ft) Russky Köprüsü de Vladivostok , Rusya .

Bazı Mühendisler, 'kiriş' köprülerini kesitlerine göre döşeme, kiriş ve döşeme ve kutu kiriş olarak alt bölümlere ayırır. Bir döşeme katı veya boşluklu olabilir (ancak bu, denetlenebilirlik nedenleriyle artık tercih edilmemektedir), kiriş ve döşeme, beton bir döşeme ile birbirine bağlanmış beton veya çelik kirişlerden oluşur. Bir kutu kirişi kesiti, tek hücreli veya çok hücreli bir kutudan oluşur. Son yıllarda entegre köprü inşaatı da popüler hale geldi.

Sabit veya hareketli köprüler

Bir Bloomingdale Trail köprüsünü Ashland'den Chicago'daki Western'e taşımak .

Çoğu köprü sabit köprülerdir, yani hareketli parçaları yoktur ve bozulana veya yıkılana kadar tek bir yerde kalırlar. Bailey köprüleri gibi geçici köprüler, monte edilmek, parçalara ayrılmak, farklı bir sahaya taşınmak ve yeniden kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Askeri mühendislikte önemlidirler ve ayrıca eski bir köprü yeniden inşa edilirken trafiği taşımak için kullanılırlar. Hareketli köprüler , aksi takdirde sığamayacak kadar yüksek olan teknelerin veya diğer trafik türlerinin yolundan çıkmak için tasarlanmıştır. Bunlar genellikle elektrikle çalışır.

Amerika Birleşik Devletleri Ordusu'nun tank köprüsü taşıyıcısı. Bunlar hareketli köprülerdir; tanklar ve diğer araçlar bunları belirli engelleri geçmek için kullanabilir.

Tank köprü taşıyıcısı (TBT), tam doluyken bile bir tankla aynı arazi performansına sahiptir. Köprüleri bağımsız olarak dağıtabilir, bırakabilir ve yükleyebilir, ancak onları kurtaramaz.

uzun köprüler

Çift katlı George Washington Köprüsü bağlayan New York için Bergen County , New Jersey , ABD, yılda 102 milyon araç taşıyan dünyanın en işlek köprüdür.

Çift katlı (veya çift katlı) köprüler gibi iki seviye var George Washington Köprüsü bağlayan New York için Bergen County , New Jersey yılda 102 milyon araç taşıyan dünyanın en işlek köprü olarak, ABD,; alt seviye üst seviyeden otuz yıl sonra kurulduğunda, karayolu seviyeleri arasındaki makas çalışması, yollara sertlik sağladı ve üst seviyenin hareketini azalttı. Tsing Ma Köprüsü ve Kap Shui Mun Köprüsü de Hong Kong üst güverte altı şeritli ve onların alt güvertede iki şerit ve için parça bir çift vardır MTR metro trenleri. Bazı çift katlı köprüler, sokak trafiği için yalnızca bir seviye kullanır; Washington Avenue Köprüsü de Minneapolis otomobil ve hafif raylı trafik ve yaya ve bisiklet trafiğine (en ağırlıklı öğrenciler için üst seviye için alt seviyede tutar Minnesota Üniversitesi ). Aynı şekilde, Toronto'da , Prince Edward Viyadüğü'nün üst güvertesinde beş şeritli motor trafiği, bisiklet şeritleri ve kaldırımlar vardır; ve alt güvertesinde Bloor-Danforth metro hattı için bir çift ray . San Francisco-Oakland Körfezi Köprüsü'nün batı açıklığı da iki seviyeye sahiptir.

Robert Stephenson 'ın Üst Düzey Köprüsü genelinde Tyne Nehri içinde Newcastle upon Tyne 1849 yılında tamamlanmış, bir çift katlı köprünün erken örneğidir. Üst seviye bir demiryolu taşır ve alt seviye karayolu trafiği için kullanılır. Diğer örnekler şunlardır Britannia Köprüsü üzerinde Menai Boğazı ve Craigavon Köprüsü de Derry , Kuzey İrlanda . Öresund köprü arasında Kopenhag ve Malmö üst düzeyde dört şeritli otoyol ve daha düşük bir düzeyde demiryolu hattı bir çift oluşur. Londra'daki Tower Bridge , düşük seviyeli bir baskül açıklığı ve yüksek seviyeli bir yaya köprüsünden oluşan merkezi bölüm ile çift katlı bir köprünün farklı bir örneğidir .

Viyadükler

Bir viyadük, tek bir uzun yapıya bağlı birden fazla köprüden oluşur. En uzun ve en yüksek köprülerden bazıları, Pontchartrain Gölü Geçidi ve Millau Viyadüğü gibi viyadüklerdir .

Çok yönlü köprü

Çok yönlü bir köprü, köprünün merkezine yakın bir yerde buluşan üç veya daha fazla ayrı açıklığa sahiptir. Yalnızca üç açıklığa sahip çok yönlü köprüler, yukarıdan bakıldığında "T" veya "Y" olarak görünür. Çok yönlü köprüler son derece nadirdir. Tridge , Margaret Bridge ve Zanesville Y-Bridge örneklerdir.

Kullanıma göre köprü türleri

Bir köprü, trenler, yaya veya karayolu trafiği ( karayolu köprüsü ), su taşımacılığı veya mavna trafiği için bir boru hattı veya su yolu gibi taşımak için tasarlandığı şeylere göre kategorize edilebilir . Bir su kemeri eşit yükseklikte noktalarını bağlayan bir köprü oluşturan viyadük, sözgelimi su taşıyan bir köprü. Bir karayolu-demiryolu köprüsü hem karayolu hem de demiryolu trafiğini taşır. Overway, uyumsuz kesişen trafiği, özellikle karayolu ve demiryolunu ayıran bir köprü için kullanılan bir terimdir. Bir köprü, Storstrøm Köprüsü gibi havai enerji hatlarını taşıyabilir .

Bratislava'daki Nový Most Köprüsü'nün bir restorana sahip kulesi veya restoran olarak hizmet vermek üzere inşa edilmiş bir köprü olan bir köprü-restoran gibi bazı köprüler başka amaçlara hizmet eder. Diğer asma köprü kuleleri iletim antenleri taşır.

Koruma uzmanları , habitat parçalanmasını ve hayvan-araç çarpışmalarını azaltmak için vahşi yaşam üst geçitlerini kullanır . İlk hayvan köprüleri 1950'lerde Fransa'da ortaya çıktı ve bu tür köprüler artık dünya çapında hem büyük hem de küçük vahşi yaşamı korumak için kullanılıyor.

Köprüler de plansız kullanımlara tabidir. Bazı köprülerin altındaki alanlar derme çatma barınaklar ve evsizlerin evleri haline geldi ve dünyanın dört bir yanındaki köprülerin alt kısımları yaygın grafiti noktalarıdır. Bazı köprüler intihara teşebbüs eden insanları çeker ve intihar köprüleri olarak bilinir .

Malzemeye göre köprü türleri

1781 yılında tamamlanan Demir Köprü , ilk dökme demir köprüdür.
Krämerbrücke içinde Erfurt ile - Almanya'nın yarı ahşap binalar
Küçük taş köprü, Othonoi , Yunanistan

Yapıyı inşa etmek için kullanılan malzemeler aynı zamanda köprüleri sınıflandırmak için de kullanılıyor. 18. yüzyılın sonlarına kadar köprüler ahşap, taş ve taştan yapılmıştır. Modern köprüler şu anda beton, çelik, fiber takviyeli polimerler (FRP), paslanmaz çelik veya bu malzemelerin kombinasyonlarından inşa edilmektedir. Yaşayan köprüler , Hindistan'daki Ficus elastika ağaç kökleri ve Japonya'daki wisteria sarmaşıkları gibi canlı bitkilerden yapılmıştır .

Köprü tipi Kullanılan malzemeler
Konsol Küçük yaya köprüleri için konsollar basit kirişler olabilir; ancak, karayolu veya demiryolu trafiğini idare etmek için tasarlanmış büyük konsol köprüler, yapısal çelikten yapılmış kafes kirişleri veya öngerilmeli betondan yapılmış kutu kirişleri kullanır .
Süspansiyon Kablolar genellikle köprünün çoğuyla birlikte çinko ile galvanizlenmiş çelik kablolardan yapılır , ancak bazı köprüler hala çelik betonarme ile yapılır .
Kemer Taş , tuğla ve sıkıştırmada güçlü olan ve bir şekilde kesmede güçlü olan diğer malzemeler.
Kiriş Kiriş köprüleri, daha sonra inşaat demiri ile gömülü olan ucuz bir yapı malzemesi olan ön gerilimli beton kullanabilir . Ortaya çıkan köprü hem sıkıştırma hem de çekme kuvvetlerine karşı koyabilir.
kafes Makas köprülerin üçgen parçaları, makas köprü tasarımlarına göre düz ve çelik çubuklardan üretilmektedir.

Analiz ve tasarım

Otoyol üstgeçit yapım aşamasında 2021 yılında, üzerinde Interstate 5 yılında Burbank, California

Tasarımı mimarlar tarafından yönetilen binalardan farklı olarak, köprüler genellikle mühendisler tarafından tasarlanır. Bu, mühendislik gereksinimlerinin öneminden kaynaklanmaktadır; yani engeli aşmak ve agresif bir dış ortamda minimum bakım ile hayatta kalmak için dayanıklılığa sahip olmak. Köprüler önce analiz edilir; uygulanan yükler nedeniyle eğilme momenti ve kesme kuvveti dağılımları hesaplanır. Bunun için sonlu elemanlar yöntemi en popüler olanıdır. Analiz bir, iki veya üç boyutlu olabilir. Köprülerin çoğu için, iki boyutlu bir plaka modeli (genellikle takviye kirişli) veya dik bir sonlu eleman modeli yeterlidir. Analiz tamamlandıktan sonra köprü, uygulanan eğilme momentlerine ve kesme kuvvetlerine dayanacak şekilde tasarlanır, gerilmelere dayanacak yeterli kapasiteye sahip kesit boyutları seçilir. Birçok köprü, kurulumdan önce kirişlerin ön gerilmesi veya sahada sonradan gerilme ile iyi dayanıklılık özelliklerine sahip öngerilmeli betondan yapılır .

Çoğu ülkede köprüler, diğer yapılar gibi, Yük ve Direnç Faktör Tasarımı (LRFD) ilkelerine göre tasarlanır . Basit bir ifadeyle, bu, yükün birden büyük bir faktörle, yapının direnci veya kapasitesinin ise birden küçük bir faktörle çarpanlara ayrıldığı anlamına gelir. Faktörlü yükün etkisi (gerilme, eğilme momenti), bu etkiye karşı faktörlü dirençten daha az olmalıdır. Bu faktörlerin her ikisi de belirsizliğe izin verir ve belirsizlik daha büyük olduğunda daha büyüktür.

Estetik

Karşısında Prins Clausbrug Amsterdam-Ren Canal de Utrecht , Hollanda
Dünya Mirası Alanı Stari Most (Eski Köprü) , Bosna-Hersek'in Mostar kentine adını veriyor.

Çoğu köprü görünüşte faydacıdır, ancak bazı durumlarda köprünün görünümü büyük önem taşıyabilir. Çoğu zaman bu, bir şehre giriş görevi gören veya ana liman girişinden geçen büyük bir köprü için geçerlidir. Bunlar bazen imza köprüleri olarak bilinir. Parklarda ve park yollarında köprü tasarımcıları genellikle estetiğe de daha fazla önem verir. Örnekler arasında New York'taki Taconic State Parkway boyunca uzanan taş yüzlü köprüler sayılabilir .

Gatwick Havalimanı'nda uçakların altından geçebileceği köprü

Genel olarak köprüler, eğer şekil olarak basitse, güverte daha inceyse (açıklığına oranla), yapının çizgileri sürekliyse ve yapı elemanlarının şekilleri üzerlerine etki eden kuvvetleri yansıtıyorsa estetik açıdan daha hoştur. Güzel bir görüntü oluşturmak için bazı köprüler gereğinden çok daha uzun inşa edilir. Doğu Asya tarzı bahçelerde sıklıkla bulunan bu tip, yükselen dolunayı çağrıştıran Ay köprüsü olarak adlandırılır . Diğer bahçe köprüleri, yalnızca bir dere izlenimi vermek amacıyla, yalnızca kuru bir dere yıkanmış çakıl yatağından geçebilir. Genellikle saraylarda, önemli bir yere veya ruh haline geçişin simgesi olarak yapay bir su yolu üzerine bir köprü inşa edilir. Beş köprü kümesi önemli bir avlu içinde bir kıvrımlı suyolu çapraz Yasak Şehir içinde Pekin , Çin . Merkezi köprü sadece İmparator ve İmparatoriçe'nin hizmetlileriyle birlikte kullanımına ayrılmıştı.

Köprü bakımı

Yüksek frekanslı darbe tedavisi ile tedavi edilen otoyol köprüsü

Köprülerin tahmini ömrü, lokasyona ve malzemeye bağlı olarak 25 ile 80 yıl arasında değişmektedir. Ancak uygun bakım ve onarım ile köprüler yüz yıl eskiyebilir. Yapısal sağlık izleme ve testinin bir kombinasyonundan oluşan köprü bakımı. Bu, ülkeye özgü mühendis standartlarında düzenlenir ve her üç ila altı ayda bir sürekli izlemeyi, her iki ila üç yılda bir basit bir test veya muayeneyi ve her altı ila on yılda bir büyük denetimi içerir. Avrupa'da, bakım maliyeti oldukça yüksektir ve bazı ülkelerde yeni köprülere yapılan harcamalardan daha yüksektir. Kaynaklı çelik köprülerin ömrü , kaynak geçişlerinin son işlemi ile önemli ölçüde uzatılabilir . Bu, planlanan kullanım süresinin çok ötesinde mevcut köprüleri kullanarak potansiyel olarak yüksek bir fayda sağlar.

Köprü trafiği yüklemesi

Bir köprünün uygulanan yüklemeye tepkisi iyi anlaşılmış olsa da, uygulanan trafik yüklemesinin kendisi hala araştırma konusudur. Bu, özellikle karayolu köprüleri için yükleme oldukça değişken olduğundan istatistiksel bir sorundur. Köprülerdeki Yük Etkileri (gerilmeler, eğilme momentleri), Yük ve Direnç Faktör Tasarımı prensiplerini kullanmak için tasarlanmıştır . Belirsizliğe izin vermek için çarpanlara ayırmadan önce, yük etkisi genellikle belirli bir dönüş periyodundaki maksimum karakteristik değer olarak kabul edilir . Özellikle Avrupa'da 1000 yılda beklenen maksimum değerdir.

Köprü standartları genellikle, geri dönüş döneminde beklenen karakteristik maksimum yükü temsil ettiği kabul edilen bir yük modeli içerir. Geçmişte, bu yük modelleri, standart uzman taslak komiteleri tarafından kabul edildi, ancak bugün bu durum değişiyor. Hareket halinde tartım (WIM) teknolojilerini kullanarak köprü trafik yükünün bileşenlerini ölçmek, kamyonları tartmak artık mümkün . Kapsamlı WIM veritabanları ile belirtilen dönüş periyodunda beklenen maksimum yük etkisini hesaplamak mümkündür. Bu, karşıt yön şeritleri, yan yana (aynı yön) şeritler, trafik artışı, izinli/izinsiz araçlar ve uzun açıklıklı köprüler (aşağıya bakınız) konularını ele alan aktif bir araştırma alanıdır. Bu karmaşık süreci bir köprünün her tasarlanışında tekrarlamak yerine, standart yetkilileri, karakteristik maksimum değerlerle aynı yük etkilerini vermesi amaçlanan, özellikle HL-93 olmak üzere basitleştirilmiş kavramsal yük modellerini belirtir. Eurocode bu şekilde geliştirilen köprü trafiği yükleme için bir standart örneğidir.

Uzun açıklıklı köprülerde trafik yükü

Trafik Forth Yolu Köprüsü , İskoçya, önce Genel trafiğe kapatıldı. Trafik şimdi solda görülen Queensferry Geçidi'ne taşındı .

Çoğu köprü standardı yalnızca kısa ve orta açıklıklar için geçerlidir - örneğin, Eurocode yalnızca 200 m'ye kadar olan yüklü uzunluklar için geçerlidir. Daha uzun süreler duruma göre ele alınır. Yük yoğunluğunun açıklık arttıkça azaldığı genel olarak kabul edilir, çünkü birçok kamyonun birbirine yakın ve aşırı ağır olma olasılığı, ilgili kamyon sayısı arttıkça azalır. Ayrıca genel olarak, kısa açıklıkların, dinamikler de göz önünde bulundurularak, yüksek hızda hareket eden az sayıda kamyon tarafından yönetildiği varsayılır. Öte yandan, daha uzun aralıklar, sıkışık trafik tarafından yönetilir ve dinamikler için herhangi bir ödenek gerekmez. Sıkışık koşullarda hem şerit içi hem de şeritler arası araçlar arası boşluklar hakkında veri eksikliği olduğundan, sıkışık trafikten kaynaklanan yüklemenin hesaplanması zor olmaya devam etmektedir. Hareket Halinde Ağırlık (WIM) sistemleri, araçlar arası boşluklar hakkında veri sağlar, ancak yalnızca serbest akışlı trafik koşullarında iyi çalışır. Bazı yazarlar, sıkışan durumlarda boşlukları ve araç uzunluklarını ölçmek için kameralar kullanmış ve WIM verilerini kullanarak uzunluklardan ağırlıklar çıkarmışlardır. Diğerleri , köprüde tipik araç kümeleri oluşturmak için mikro simülasyon kullandı .

Köprü titreşimi

Köprüler yük altında titreşir ve bu, daha fazla veya daha az ölçüde gerilmelere katkıda bulunur. Yaya köprüleri ve uzun açıklıklı karayolu veya demiryolu köprüleri gibi ince yapılar için titreşim ve dinamikler genellikle daha önemlidir. En ünlü örneklerden biri, aşırı titreşim nedeniyle inşa edildikten kısa bir süre sonra çöken Tacoma Narrows Köprüsü . Daha yakın zamanlarda, Londra'daki Millenium Köprüsü yaya yükü altında aşırı derecede titredi ve kapatıldı ve bir amortisör sistemi ile donatıldı. Daha küçük köprüler için dinamikler yıkıcı değildir, ancak statik etkilerden kaynaklanan gerilimlere ilave bir amplifikasyona katkıda bulunabilir. Örneğin, köprü yüklemesi için Eurocode, açıklığa, trafik şeritlerinin sayısına ve stres tipine (bükülme momenti veya kesme kuvveti) bağlı olarak %10 ile %70 arasında amplifikasyonları belirtir.

Araç-köprü dinamik etkileşimi

Araç geçiş olayları sırasında araçlar ve köprüler arasındaki dinamik etkileşim üzerine birçok çalışma yapılmıştır. Fryba, hareketli bir yük ile Euler-Bernoulli kirişinin etkileşimi üzerine öncü çalışmalar yaptı. Artan bilgi işlem gücü ile araç-köprü etkileşimi (VBI) modelleri her zamankinden daha karmaşık hale geldi. Buradaki endişe, araçla ilişkili birçok doğal frekanstan birinin köprünün ilk doğal frekansıyla rezonansa girmesidir. Araçla ilgili frekanslar, gövde sıçramasını ve aks sıçramasını içerir, ancak aracın geçiş hızıyla ilişkili sahte frekanslar da vardır ve yüzey profiliyle ilişkili birçok frekans vardır. Karayolu köprülerindeki çok çeşitli ağır araçlar göz önüne alındığında, birçok statik olarak aşırı yükleme olayı için yapılan VBI analizleri ile istatistiksel bir yaklaşım önerilmiştir.

Köprü arızaları

Köprülerin başarısızlığı, köprü tasarımı, yapımı ve bakımı için hayati önem taşıyan dersleri öğrenmeye çalışan yapı mühendisleri için özel bir endişe kaynağıdır .

Köprülerin başarısızlığı, ilk olarak, çoğu zaman yeni malzemeler kullanılarak birçok yeni tasarımın inşa edildiği ve bazılarının feci bir şekilde başarısız olduğu Viktorya döneminde İngiltere'de ulusal bir ilgi gördü .

Amerika Birleşik Devletleri'nde, Ulusal Köprü Envanteri , "yapısal olarak eksik" ve "işlevsel olarak eski" gibi tanımlamalar da dahil olmak üzere tüm köprülerin yapısal değerlendirmelerini takip eder.

Köprü sağlığı izleme

Köprüler gibi büyük yapıların durumunu izlemek için kullanılan birkaç yöntem vardır. Birçok uzun açıklıklı köprü artık bir dizi sensörle rutin olarak izlenmektedir. Gerinim dönüştürücüler, ivmeölçerler , eğim ölçerler ve GPS dahil olmak üzere birçok sensör türü kullanılır . İvmeölçerler, atalet olma avantajına sahiptir, yani ölçmek için bir referans noktası gerektirmezler. Bu, özellikle köprü su üzerindeyse, mesafe veya sapma ölçümü için genellikle bir sorundur.

Yapısal bütünlük izleme için bir seçenek, Doppler etkisini (Doppler kayması) kullanan "temassız izleme"dir . Lazer Doppler Vibrometresinden bir lazer ışını ilgili noktaya yönlendirilir ve titreşim genliği ve frekansı, yüzeyin hareketinden dolayı lazer ışını frekansının Doppler kaymasından çıkarılır. Bu yöntemin avantajı, ekipmanın kurulum süresinin daha hızlı olması ve bir ivmeölçerden farklı olarak, bu, birden fazla yapı üzerinde mümkün olan en kısa sürede ölçümleri mümkün kılıyor. Ek olarak, bu yöntem, bir köprüde erişilmesi zor olabilecek belirli noktaları ölçebilir. Bununla birlikte, vibrometreler nispeten pahalıdır ve ölçüm yapmak için bir referans noktasına ihtiyaç duyulması dezavantajına sahiptir.

Köprünün dış durumunun anlık görüntüleri, köprü denetimine yardımcı olmak için Lidar kullanılarak kaydedilebilir . Bu, köprü geometrisinin ölçümünü sağlayabilir (bir bilgisayar modelinin oluşturulmasını kolaylaştırmak için), ancak doğruluk, yük altında köprü sapmalarını ölçmek için genellikle yetersizdir.

Daha büyük modern köprüler rutin olarak elektronik olarak izlenirken, daha küçük köprüler genellikle eğitimli denetçiler tarafından görsel olarak denetlenir. Genellikle uzak oldukları ve sahada elektrik gücü olmadığı için daha küçük köprülerin zorluğuna yönelik önemli araştırma ilgisi vardır. Olası çözümler, uzman bir inceleme aracına sensörlerin takılması ve köprünün durumu hakkında bilgi çıkarmak için köprünün üzerinden geçerken ölçümlerinin kullanılmasıdır. Bu araçlar ivmeölçerler, jirometreler, Lazer Doppler Vibrometreler ile donatılabilir ve hatta bazıları köprüyü rezonans frekansında dinamik olarak uyarmak için yol yüzeyine bir rezonans kuvveti uygulama kabiliyetine sahiptir.

görsel dizin

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma

  • Brown, David J. Bridges: Doğaya Meydan Okuyan Üç Bin Yıl . Richmond Hill, Ont: Ateşböceği Kitapları, 2005. ISBN  1-55407-099-6 .
  • Sandak, Cass R. Köprüler . Kolay okunan modern harikalar kitabı. New York: F. Watts, 1983. ISBN  0-531-04624-9 .
  • Whitney, Charles S. Dünyanın Köprüleri: Tasarımları ve Yapımları . Mineola, NY: Dover Publications, 2003. ISBN  0-486-42995-4 ( Köprülerin kısaltılmamış yeniden yayınlanması : sanat, bilim ve evrimlerinde bir çalışma . 1929.)

Dış bağlantılar