sEmih
Kayıtlı Üye
KÖPRÜLER
Köprü yapımı ile;
Akarsu tabanında oyulmalar
Yatak değişmeleri
Membada su kabarmaları
meydana gelir. Bunun sonucunda;
Köprüler yıkılabilir
Taşkın meydana gelebilir.
Köprü yapımında dikkat edilecek hususlar:
1. Köprü yerinin seçimi
Köprü yerinin araştırılarak seçimi, köprünün ucuz ve sağlam yapılmasını sağlar. Köprü yeri seçiminde su mühendisliği yönünden aşağıdaki hususlar gözönüne alınmalıdır.
Köprü mansabında akış yönü, özellikle taşkın esnasında yatak yörüngesi değişmemelidir.
Köprü yerinde taşkın yatağı genişliği küçük olmalıdır. Yer üstüne kadar çıkan yerli kayalar ve killi düzgün kıyılar köprü yeri için uygundur.
Köprü yerinde akarsu yatağı güzergah ve kesit olarak mümkün olduğu kadar üniform, düzenli ve kararlı olmalı, yatağın yer değiştirmesi belli sınırlar içinde kalabilmelidir. Taban ve kıyı erozyonu veya katı madde yığılmaları olan akarsu kesimlerinden kaçınmalıdır.
2. Yatağın düzeltilmesi
Köprü boyunu kısaltmak için geçişin bir kısmı toprakla doldurulabilir. Bu durumda akarsuyun şartlarına bağlı olarak aşağıdaki bir takım yatak düzeltmelerini yapmak gerekir.
Akışı bir tek yatağa indirmek, köprü yerinde üniform bir akış kesiti elde etmek,
Köprü geçiş yerinde akımın yönünü köprü açıklığına uygun hale getirmek. Bu amaçla yatak düzenlemesi, mahmuzlar, seddeler, tahkimat duvarları gibi yapılar yapılabilir.
Taşkın yatağında akımın çok önemli olabilecek etkilerini önlemek. Bu amaçla akıma yön verilerek suyun zararlı etkilerinden korunmaya çalışılır.
Akımı ana yatağa yönlendirmek için bir takım kılavuzlama yapıları yapılır. Böylece köprü açıklığı daha etkili kullanılır. Kolları ayrılan bir akarsuda bu husus kolların birisi kapatılarak sağlanabilir.
Menderesli geniş akarsularda mendereslenmenin köprü kenarlarını yıkmaması için bir takım önlemler alınır. Bunun için genellikle uzun mahmuzlar kullanılır. Bazı durumlarda belirli kıvrımların kesilmesi ile akarsu boyu kısaltılır. Böylece akarsuyun eğimi artar ve taşkın seviyesi düşer. Köprü ayaklarının sebep olduğu su kabarma seviyesi de düşmüş olur.
3. Yatağın Oyulması
Yatak düzenleme çalışmalarına ve köprü ayağı projelendirmelerine etki eden dört türlü taban alçalma ve yükselmesi söz konusudur:
Akarsuyun dengede olmamasından kaynaklanan ve sürekli artan alçalma ve yükselmeler
Kararsız akım şartlarından ve taban şekillerinin değişmesinden kaynaklanan değişmeler
Köprü orta ve kenar ayakları yapımı ile akış kesiti küçülmesinden kaynaklanan oyulmalar
Köprü kenar ayakları ve etrafındaki üç boyutlu türbülanslı akımdan kaynaklanan yerel oyulmalar (köprü ayağı yanında ve toprak dolguda).
Köprü ayağı çevresindeki oyulmalar;
Akımın,
Taban malzemesinin
Köprü boyutlarının
etkisi altındadır.
Oyulma derinliği için Zapletalin ampirik bağıntısı:
t = oyulma derinliği (m)
h = su derinliği (m)
b = köprü ayağı genişliği (m)
D50 = yatak malzemesinin % 50 sini geçiren elek çapı (m)
V = kesitteki ortalama akış hızı (m/s)
g = yerçekimi ivmesi (m/s²)
Katı maddesiz sular için Shenin birçok araştırmacının deney sonuçlarını değerlendirmesi sonucu D50 nin 0.5 ten küçük olduğu durumlar için çıkardığı oyulma derinliği bağıntısı:
R = köprü ayağı için tanımlanmış bir Reynolds sayısıdır.
V = bozulmamış kesitteki ortalama akış hızı (m/s)
b = ayak genişliği
Daire kesitli ayaklar için Breusers (1965) in bağıntısı;
Larras (1963) ın daha genel durumlar için verdiği bağıntı;
k = 1.0 (daire kesitli ayaklar)
k = 1.4 (dikdörtgen kesitli ayaklar)
4. Suyun Kabarması
Taşkın anında köprü membasında oluşacak su kabarmasının belirlenmesi;
Taşkın bölgesinin sınırlarını belirlemek
Köprülerin minimum tabliye kotunu hesaplamak
için önemlidir. Köprü yerinde, köprü açıklığı büyük, akış hızı düşük ya da köprü ayak sayısı ve kalınlığı az ise önemli miktarda kabarma meydana gelmeyebilir. Uzun toprak dolgular ve büyük boyutlu köprü ayakları kabarmayı artırır.
Köprü ayaklarının sebep olduğu kabarma miktarının hesabı:
(0) kesiti için Ho enerji yüksekliği:
Kritik enerji yüksekliği:
B2 = köprü ayakları arasındaki net akış açıklığı ( )
Ho < Hmin ise
Akım nehir rejiminden sel rejimine geçmiştir. Bu durumda kabarma Bernouilli enerji bağıntısı ile bulunur.
Köprü ayaklarının sebep olduğu yük kaybının olduğu kabul edilerek:
denklemi yardımı ile h2 bulunur.
Aynı şekilde:
denklemi yardımı ile h1 bulunur.
Ho > Hmin ise
Akımda bir rejim değişikliği yoktur. Rehbockun ampirik bağıntısı kullanılır:
w = boyutsuz hız yüksekliği
tıkanma oranı (köprü yapımı ile daraltılan alanın toplam kesit alanına oranıdır.)
Ayrıca köprü ayaklarından geçişte oluşacak su alçalması, hız yükseklikleri farkı olan:
bağıntısından deneme yanılma ile bulunabilir.
5 Köprünün Projelendirilmesi
Bir köprü planlanırken yalnız kabarma ve oyulma değil, buz ve ağaç parçaları gibi cisimlerin varlığı da dikkate alınmalıdır. Türkiyede pek çok köprü, taşkınların söküp getirdiği ağaçların köprü altını kapatması ile membada biriken suyun basıncından yıkılmıştır.
Gelecekte akarsu üzerinde yapılacak bağlama ve baraj gibi yapılar da köprü projelendirilmesinde önemli rol oynar. Köprülerin kenarlarındaki toprak dolguların korunması için seddeler ve mahmuzlar öngürülebilir.
Bir köprü projelendirilirken aşağıdaki hususlar dikkate alınmalıdır.
Köprü yüksekliği: Gemicilik yapılan akarsularda geçecek boş geminin en büyük taşkın anındaki yüksekliği köprünün su yüzünden yüksekliğini belirlemede dikkate alınmalıdır. Gemicilik yapılmayan akarsularda belirlenen en büyük taşkın kabarma kotuna 0.1 m 0.3 m hava payı ilave edilerek en alçak köprü alt kiriş kotu belirlenir.
Köprü Açıklığı: Köprü membasında zarar verecek bir kabarmanın olmayacağı bir açıklık seçilir. Özellikle taşkınlar sırasında tarım alanları sular altında kalabilecekse, köprü açıklığının hassas olarak incelenmesi önemlidir.
Oyulmaların Önlenmesi: Taşkınlar sırasında derin oyulmalar bekleniyorsa, orta ve kenar ayaklar çok derinlere inmek zorundadır. Taban seviyelerinin yükseldiği yerlerde bu yükselmelerin yol açtığı taşkın su seviyesi yükselmeleri olacaktır (bu taşkın suyu kabarmasını, köprü ayaklarının enkesiti daraltmasından kaynaklanan su kabarması ile karıştırmamak gerekir)
Oyulmalar, ayak çevresinde taş kaplamalar yapılarak önlenebilir. Bu taş kaplamalarda aşağıdaki hususlara dikkat edilmelidir:
- Taş kaplamada kullanılacak malzeme çapı yeterince iri seçilmelidir.
- Kaplama kalınlığı en az malzeme çapının iki katı olmalıdır.
- Koruyucu kaplama, ayaklardan radyal olarak en az ayak genişliğinin 1.5 ila 6 katı kadar uzağa uzatılmalıdır.
- Koruyucu malzeme ters filtre gibi yerleştirilerek ince malzemelerin sökülmesi önlenmelidir.
Köprü Ayaklarının Sayısı: Geçecek buz ve ağaç parçalarının büyüklüğüne bağlıdır. Bu parçaların ayaklara uygulayacağı statik ve dinamik yükler de gözardı edilmemelidir.
Köprü yapımı ile;
Akarsu tabanında oyulmalar
Yatak değişmeleri
Membada su kabarmaları
meydana gelir. Bunun sonucunda;
Köprüler yıkılabilir
Taşkın meydana gelebilir.
Köprü yapımında dikkat edilecek hususlar:
1. Köprü yerinin seçimi
Köprü yerinin araştırılarak seçimi, köprünün ucuz ve sağlam yapılmasını sağlar. Köprü yeri seçiminde su mühendisliği yönünden aşağıdaki hususlar gözönüne alınmalıdır.
Köprü mansabında akış yönü, özellikle taşkın esnasında yatak yörüngesi değişmemelidir.
Köprü yerinde taşkın yatağı genişliği küçük olmalıdır. Yer üstüne kadar çıkan yerli kayalar ve killi düzgün kıyılar köprü yeri için uygundur.
Köprü yerinde akarsu yatağı güzergah ve kesit olarak mümkün olduğu kadar üniform, düzenli ve kararlı olmalı, yatağın yer değiştirmesi belli sınırlar içinde kalabilmelidir. Taban ve kıyı erozyonu veya katı madde yığılmaları olan akarsu kesimlerinden kaçınmalıdır.
2. Yatağın düzeltilmesi
Köprü boyunu kısaltmak için geçişin bir kısmı toprakla doldurulabilir. Bu durumda akarsuyun şartlarına bağlı olarak aşağıdaki bir takım yatak düzeltmelerini yapmak gerekir.
Akışı bir tek yatağa indirmek, köprü yerinde üniform bir akış kesiti elde etmek,
Köprü geçiş yerinde akımın yönünü köprü açıklığına uygun hale getirmek. Bu amaçla yatak düzenlemesi, mahmuzlar, seddeler, tahkimat duvarları gibi yapılar yapılabilir.
Taşkın yatağında akımın çok önemli olabilecek etkilerini önlemek. Bu amaçla akıma yön verilerek suyun zararlı etkilerinden korunmaya çalışılır.
Akımı ana yatağa yönlendirmek için bir takım kılavuzlama yapıları yapılır. Böylece köprü açıklığı daha etkili kullanılır. Kolları ayrılan bir akarsuda bu husus kolların birisi kapatılarak sağlanabilir.
Menderesli geniş akarsularda mendereslenmenin köprü kenarlarını yıkmaması için bir takım önlemler alınır. Bunun için genellikle uzun mahmuzlar kullanılır. Bazı durumlarda belirli kıvrımların kesilmesi ile akarsu boyu kısaltılır. Böylece akarsuyun eğimi artar ve taşkın seviyesi düşer. Köprü ayaklarının sebep olduğu su kabarma seviyesi de düşmüş olur.
3. Yatağın Oyulması
Yatak düzenleme çalışmalarına ve köprü ayağı projelendirmelerine etki eden dört türlü taban alçalma ve yükselmesi söz konusudur:
Akarsuyun dengede olmamasından kaynaklanan ve sürekli artan alçalma ve yükselmeler
Kararsız akım şartlarından ve taban şekillerinin değişmesinden kaynaklanan değişmeler
Köprü orta ve kenar ayakları yapımı ile akış kesiti küçülmesinden kaynaklanan oyulmalar
Köprü kenar ayakları ve etrafındaki üç boyutlu türbülanslı akımdan kaynaklanan yerel oyulmalar (köprü ayağı yanında ve toprak dolguda).
Köprü ayağı çevresindeki oyulmalar;
Akımın,
Taban malzemesinin
Köprü boyutlarının
etkisi altındadır.
Oyulma derinliği için Zapletalin ampirik bağıntısı:
t = oyulma derinliği (m)
h = su derinliği (m)
b = köprü ayağı genişliği (m)
D50 = yatak malzemesinin % 50 sini geçiren elek çapı (m)
V = kesitteki ortalama akış hızı (m/s)
g = yerçekimi ivmesi (m/s²)
Katı maddesiz sular için Shenin birçok araştırmacının deney sonuçlarını değerlendirmesi sonucu D50 nin 0.5 ten küçük olduğu durumlar için çıkardığı oyulma derinliği bağıntısı:
R = köprü ayağı için tanımlanmış bir Reynolds sayısıdır.
V = bozulmamış kesitteki ortalama akış hızı (m/s)
b = ayak genişliği
Daire kesitli ayaklar için Breusers (1965) in bağıntısı;
Larras (1963) ın daha genel durumlar için verdiği bağıntı;
k = 1.0 (daire kesitli ayaklar)
k = 1.4 (dikdörtgen kesitli ayaklar)
4. Suyun Kabarması
Taşkın anında köprü membasında oluşacak su kabarmasının belirlenmesi;
Taşkın bölgesinin sınırlarını belirlemek
Köprülerin minimum tabliye kotunu hesaplamak
için önemlidir. Köprü yerinde, köprü açıklığı büyük, akış hızı düşük ya da köprü ayak sayısı ve kalınlığı az ise önemli miktarda kabarma meydana gelmeyebilir. Uzun toprak dolgular ve büyük boyutlu köprü ayakları kabarmayı artırır.
Köprü ayaklarının sebep olduğu kabarma miktarının hesabı:
(0) kesiti için Ho enerji yüksekliği:
Kritik enerji yüksekliği:
B2 = köprü ayakları arasındaki net akış açıklığı ( )
Ho < Hmin ise
Akım nehir rejiminden sel rejimine geçmiştir. Bu durumda kabarma Bernouilli enerji bağıntısı ile bulunur.
Köprü ayaklarının sebep olduğu yük kaybının olduğu kabul edilerek:
denklemi yardımı ile h2 bulunur.
Aynı şekilde:
denklemi yardımı ile h1 bulunur.
Ho > Hmin ise
Akımda bir rejim değişikliği yoktur. Rehbockun ampirik bağıntısı kullanılır:
w = boyutsuz hız yüksekliği
tıkanma oranı (köprü yapımı ile daraltılan alanın toplam kesit alanına oranıdır.)
Ayrıca köprü ayaklarından geçişte oluşacak su alçalması, hız yükseklikleri farkı olan:
bağıntısından deneme yanılma ile bulunabilir.
5 Köprünün Projelendirilmesi
Bir köprü planlanırken yalnız kabarma ve oyulma değil, buz ve ağaç parçaları gibi cisimlerin varlığı da dikkate alınmalıdır. Türkiyede pek çok köprü, taşkınların söküp getirdiği ağaçların köprü altını kapatması ile membada biriken suyun basıncından yıkılmıştır.
Gelecekte akarsu üzerinde yapılacak bağlama ve baraj gibi yapılar da köprü projelendirilmesinde önemli rol oynar. Köprülerin kenarlarındaki toprak dolguların korunması için seddeler ve mahmuzlar öngürülebilir.
Bir köprü projelendirilirken aşağıdaki hususlar dikkate alınmalıdır.
Köprü yüksekliği: Gemicilik yapılan akarsularda geçecek boş geminin en büyük taşkın anındaki yüksekliği köprünün su yüzünden yüksekliğini belirlemede dikkate alınmalıdır. Gemicilik yapılmayan akarsularda belirlenen en büyük taşkın kabarma kotuna 0.1 m 0.3 m hava payı ilave edilerek en alçak köprü alt kiriş kotu belirlenir.
Köprü Açıklığı: Köprü membasında zarar verecek bir kabarmanın olmayacağı bir açıklık seçilir. Özellikle taşkınlar sırasında tarım alanları sular altında kalabilecekse, köprü açıklığının hassas olarak incelenmesi önemlidir.
Oyulmaların Önlenmesi: Taşkınlar sırasında derin oyulmalar bekleniyorsa, orta ve kenar ayaklar çok derinlere inmek zorundadır. Taban seviyelerinin yükseldiği yerlerde bu yükselmelerin yol açtığı taşkın su seviyesi yükselmeleri olacaktır (bu taşkın suyu kabarmasını, köprü ayaklarının enkesiti daraltmasından kaynaklanan su kabarması ile karıştırmamak gerekir)
Oyulmalar, ayak çevresinde taş kaplamalar yapılarak önlenebilir. Bu taş kaplamalarda aşağıdaki hususlara dikkat edilmelidir:
- Taş kaplamada kullanılacak malzeme çapı yeterince iri seçilmelidir.
- Kaplama kalınlığı en az malzeme çapının iki katı olmalıdır.
- Koruyucu kaplama, ayaklardan radyal olarak en az ayak genişliğinin 1.5 ila 6 katı kadar uzağa uzatılmalıdır.
- Koruyucu malzeme ters filtre gibi yerleştirilerek ince malzemelerin sökülmesi önlenmelidir.
Köprü Ayaklarının Sayısı: Geçecek buz ve ağaç parçalarının büyüklüğüne bağlıdır. Bu parçaların ayaklara uygulayacağı statik ve dinamik yükler de gözardı edilmemelidir.