TR|EN
Actual Content
Newsletter
Casp 2022
EUROCORR
Çelik Yapılar Extra
Tevfik Seno Arda Lisesi
Yayınlar > Çelik Yapılar
Sayı: 45 - Eylül 2015

Makale




Diagrid Yapılar: Köprü Tasarımına Yaratıcı ve Umut Vaat Eden Bir Yaklaşım / N. Shaban ve A. Caner



Köprü tasarımında yaratıcılığın yenilikçi ve uyum sağlayabilen eylemleri, bina yapıları ile bir karşılaştırma yapıldığında görülebilir. Bundan dolayı binaların yapılandırılmasındaki yaklaşımların evrimi dahilindeki mevcut akım diagrid sistemlere yönelmiştir.
ÖZET 

Köprüler, zerafetleri hızlı ve akıllı kurulumlarından kaynaklanan imza yapılardır. Bir kent simgesi yaratmak için görkemli yapılara sanatsal geometric formlar,eşlik etmelidir. Yapısal sistemlerdeki zorluklar, yaratıcı yapısal tipolojilerin evrim ve gelişimini tetikler. En yaratıcı yaklaşımlardan biri, diagridler ile yapılandırmadır. Bu sistem, sadece eksenel hareket ile tüm yüklere karşı koyan bir üçgen grid ile yapılandırılmaktadır. Böylelikle verimlilik artar ve açık şekilde mimari anlatımı etkileyecek şekilde kullanılan malzeme miktarı azalır. Ancak binalar için gün geçtikçe artan oranlarda kullanılan diagrid sistemi, köprü mühendisliğinde anında kabul görememiştir. Bugüne kadar köprü tasarımlarında diagrid kullanımı esas olarak geniş açıklıklar geçen yaya köprüleri için etkin bir şekilde kullanılmıştır. Kullanım alanlarına örnek olarak bir tramvay viyadüğü de bulunmakta olup bu örnek, diagrid sistemin daha iddialı projelerde de kullanımını teşvik etmektedir.

 

 

Giriş 

Köprüler, uzay ve zaman boyunca uzanan ikonik yapılardır. Dolayısı ile estetik, köprü mühendisliğinde yalnızca kaprisli bir detay değil, aynı zamanda başlıca bir taleptir. En ünlü köprüler, etkileyici mimari vizyonları ile hatırlanır ve önemli yapılardır (örn. Pont du Gard, Golden Gate Köprüsü, Millenium Köprüsü, Boğaz Köprüsü vb.). Bu tür bir köprünün ‘büyük planı’ hem yaratıcı yorumlamayı hem de teknik okur yazarlığı içerir. Aslında daha dikkatli bakıldığında sanatsal talep, ekonomik ve teknik gereklilikler ile aykırı düşmemektedir. Bunların hepsi uygun bir malzeme dağılımı ve en faydalı yapısal sistemin ve en uygun malzemenin seçimi ile başarılmaktadır. Bu yüzden köprünün dış görünüşü, uygun malzemelendirme ile birlikte göz önüne alınmalıdır. Bununla birlikte mimari uyarımın dışa vurumu konvansiyonel yapı sistemleri için bir meydan okuma doğurmakta ve böylelikle mühendislik dehasına tanıklık ederek yapısal büyünlük için yaratıcı çözümlerin geliştirilmesini tetiklemektedir. 

Köprü tasarımında yaratıcılığın yenilikçi ve uyum sağlayabilen eylemleri, bina yapıları ile bir karşılaştırma yapıldığında görülebilir. Bundan dolayı binaların yapılandırılmasındaki yaklaşımların evrimi dahilindeki mevcut akım diagrid sistemlere yönelmiştir. Bu sistemler yegane mekansal fırsatlar içeren, yapısal olarak verimli ve mimari olarak önemli köşegenleşmiş grid yapılardır. Üçgen kafesi yapının dışına yerleştirerek yapının tüm boyutları, uygulanan yüklere karşı koymak için harekete geçirilir. Bu üçgen grid, tüm ölü yüklere dayanabilecek tek bir dolu kesit olarak çalışır ve gerekli yanal stabiliteyi sağlar. 

Konfigürasyonunun sonucu olarak diagrid, tüm yükleri diyagonal elemanlarının eksenel hareketi ile taşır ve böylelikle diğer konvansiyonel yapısal sistemlere kıyasla daha yüksek seviyede etkinlik sağlar. Dolayısı ile, mühendisliği uygun şekilde yapıldığında bu yapı, malzemeden tasarruf sağlayabilir [1, 2]. 

1 Ph.D. Candidate, Dept. of Civil Engineering, Middle East Technical University, Ankara/Turkey 

2 Assoc. Prof. Dr., Dept. of Civil Engineering, Middle East Technical University, Ankara/Turkey 

Diagridlerin önemi, sistemin yapı malzemesi olarak çeliğin tüm avantajlarının etkin şekilde kullanımına izin vermesinden ve yenilikçi çelik tasarımının başarılarından dolayı dolayı çelik kullanımını [2] hakim hale getirmektedir. Bazı uygulamalarda beton doldurulmuş çelik borular da entegre edilebilmektedir. 

Diagridlerin yapısal şekillere adaptasyonu ve teknik gereklilikleri, bu sistemin kullanımını yüksek yapıların tekelinden kurtarmakta olup diagrid sistemler, köprü mühendisliğinde de başarı ile kullanılabilmektedir. Şimdiye kadar tamamlanmış diagrid köprü projelerinden temsili ve önemli örnekler verilmiştir. 

Harthill üstgeçidi, Edinburgh ile Glasgow arasında yer alan kent simgesi sınıfında bir yapıdır. Ana açıklık 70 metre olup dört ince V-ayak tarafından taşınmaktadır. Tasarımda kullanılan yapısal sistem, derin kompozit kesit olarak görev yapan sarmal bir diagriddir. Üstgeçidin yapısal elemanları esas olarak çekme veya basınçta çalışmakta olup çok hafif ama rijit bir yapı formu oluşturmakta ve daha hızlı bir montaj programına izin vermektedir [3].

5.85 metre yüksekliğindeki ve 8 metre genişliğindeki köprü, Calgary’deki Bow Nehri üzerinde 126 metrelik açıklığı boyunca uzanmaktadır. Rijit sarmal boru fonksiyonel ve kusursuz, teknik olarak ilgi gerektiren ve heykelsi, akıcı ve “Kanada kırmızısı” renkte albenili bir şekilde uzanmaktadır [4]. 

Edinburgh’de yer alan bu S şeklindeki köprü, V-ayaklar arasında merkez hattından ölçüldüğünde 50 metrelik bir açıklığı geçmektedir. Dolambaçlı formu, önemli miktardaki burulma etkilerinin 4 metre yüksekliğe ve 5 metre genişliğe sahip helezon tarafından etkin şekilde taşınmasına katkıda bulunmaktadır [3].

Planda kavisli bir köprü için konsept ve tasarımın proje gerekliliklerine uygun olması ve aynı zamanda hafif bir yapı sistemi kullanılarak zerafet sergilemesi gereklidir. Optimal çözüm, yüksek oranda etkili ve heyecan verici bir form olarak dikkat çeken sarmal diagrid sistemi haline gelmiştir. Böylelikle seçilen yapısal tipoloji, aynı anda 10.000’den fazla insanı taşıyabilecek şekilde mühendisliği yapılmış narin bir köprü ortaya koymuştur. Iç ve dış sarmallar, çapları sırası ile 10.8m ve 9.4m olacak şekilde zıt yönlere sarmal yapmaktadır. Köprünün 280 metrelik toplam uzunluğu üç adet 65m açıklık ve iki adet 45 metrelik kenar açıklıklarına ayrılmış olup, tüm yapıda konvansiyonal kutu kiriş köprülere kıyasla 5 kat daha az çelik kullanılmıştır [5].

Köprü iki “koniden” oluşmuş olup güney koni 150m, kuzey koni ise 128m açıklığa sahiptir. Çap, her bir koninin ucundan sonuna 5 metreden 12 metreye kadar değişmektedir [5, 6]. 

400 m uzunluğundaki viyadüğün iskeleti, nihayetinde tüp bir yapı oluşturacak şekilde diyagonal tüpler ile birbirine bağlı yumuşak çelik halkalardan oluşmaktadır. Halkaların çapı 10m olarak belirlenmiş, böylelikle büyük açıklıklar geçerek büyük yapısal yüksekliklere sahip tesisata alan bırakılmış ve geçecek trenler için iki hatta yer açılmıştır. 40 ve 50 metrelik açıklıklar, trafik seviyesinde daha az kolon ile bölünmeye izin vermeye yeterlidir [5].

 

Sonuçlar

Diagrid sistemler, özel ve seçkin yapılar oluşturmak için mimarlık ve mühendisliği bir araya getirme potansiyelini barındıran akıllı bir yapısal montaj konfigürasyonudur. Bu sistemler nispeten azaltılmış ağırlıkları ve kolay inşa edilebilirliği sayesinde zerafetleriyle uyumlu bir görüntü vermektedir. Ayrıca diagrid tasarım, bir yapı malzemesi olarak çeliğin tüm özelliklerinin verimli bir şekilde kullanılmasını ve çağdaş çelik tasarmının başarılarının bir araya gelmesini sağlar. Böylelikle diagrid sistemli çelik üstgeçitler, kısa süre içerisinde birer kent simgesi statüsüne erişmiştir. Bu, diagridlerin yalnızca çelik yaya köprülerinde kullanılması şeklinde bir sınırlama yaratmamakta, aksine bu makalede sunulan tramvay viyadüğünde olduğu gibi ağır yükler taşıyan yapılarda kullanılması yönünde de cesaret vermektedir. Çelik diagrid iskeletin kendine mahsus estetik formlara uyum göstermesi ve aynı zamanda yapısal stabilite ile yüksek performans sergilemesi, bu sistemi büyük köprü projelerinde umut vaat eden bir tasarım konsepti haline getirmektedir.

 

Referanslar 

1.Moon, K. S., Connor, J. J. And Fernandez, J. E. Diagrid Structural Systems for Tall Buildings: Characteristics and Methodology for Preliminary Design. The Structural Design of Tall and Special Buildings, 2007; 16: 205-230. 

2.Boake, T. M. Diagrids, the New Stability System: Combining Architecture with Engineering, AEI 2013, ASCE 2013: 574-583. 

3.happypontist.blogspot.com.tr 

4.www.architectmagazine.com 

5.www.archdaily.com 

6.www.dezeen.com 


Çelik Yapılar - Sayı: 45 - Eylül 2015
© 2014 - Turkish Constructional Steelwork Associaton