TR|EN
Actual Content
Newsletter
Casp 2022
EUROCORR
Çelik Yapılar Extra
Tevfik Seno Arda Lisesi
Yayınlar > Çelik Yapılar
Sayı: 51 - Nisan 2017

Proje




İzmir Konak Kavşağı Yaya Köprüsü



Yazı: Ahmet Topbaş ATeknik
İşveren: Karayolları Genel Müdürlüğü
Ana Yüklenici ve Beton, Peyzaj İşleri: EgeAsfalt

Mimar: EPA Mimarlık, Ersen Gürsel, Oya Erar

Yapısal Tasarım ve Geometrik Modelleme: ATEKNIK Structural Design, Ahmet Topbaş, Doğan Arslan, Burhan Kaplan

İmalat ve Montaj: Eran Mühendislik

3rd Parti Kontrol: TUV SUD

Kayıcı Kauçuk Mesnetler: Arsan Kauçuk

Fotoğraflar: Cemal Emden



İzmir Konak kavşağındaki otobüs duraklarını Cumhuriyet Caddesi ve Metro girişine bağlayan kemer formundaki çelik yaya köprüsü montajı geçtiğimiz yıl Haziran ayı içerisinde tamamlandı ve yaya kullanımına açıldı. EPA Mimarlık ile gerçekleştirilen tasarım süreci, mühendislik tasarımı ve mimari tasarımın iç içe yürütüldüğü özgün tasarım örneklerinden biridir. 

 

Kullanılmaya başladığı günden beri yoğun ilgi gören ve günde ortalama 200 Bin insanın geçtiği köprü, Konak meydan düzenleme çalışmalarının son noktasıdır. Köprümüz,yoğun kullanımdan da anlaşılacağı üzere söz konusu meydana hem yaya ulaşımı açısından büyük bir rahatlık sağladı, hem de görünümü ve fonksiyonuyla Konak ilçesine büyük bir değer kazandırmıştır 

 

Bu köprü ortotropik özellikte bir sandık kesit olarak tasarlanmış ve iki abutmanı arası140 metre açıklığı ara mesnetler üzerinde sürekli geçen bir köprüdür. Toplam temiz alt açıklığı yol ortasında 6.5 metre olup ara ayaklar arasındaki orta açıklığı 56 metredir. Bu çok özel köprünün tasarımında son gelişmelerden ve yazılım teknolojilerinden faydalanılarak geometrik 3 boyutlu ve 2 düzlemde eğrilikli yüzey tanımlaması yapıldı. Daha sonra bu geometrik model yapısal analiz modeline kabuk sistem olarak aktarılıp ve analiz yapıldıktan sonra imalat modellemesi için de koordinat ve referans yüzey olarak 3D çalışıldı. 

 

Köprünün en büyük özelliklerinden bir diğeri ise üzerinde gördüğünüz bütün dış kaplama plakalarının çelik olması ve tamamen yüzey aktif güçlendirilmiş plakaların kabuk gibi çalışmasıdır. Bu da bizlere köprümüzün ortotropik davranışa göre tasarlanmış, ara ara enine kirişlerle bu plakaların burkulmasının engellendiği adeta bir gemi gövdesi çalışmasını andıran bir şekilde tasarlandığını göstermektedir. Yapısal mühendislik adına yaratıcı ve tasarıma odaklanan bir örnek olmasından dolayı önemli olduğunu düşündüğümüz proje bu yönüyle bir çok açıdan bütünsel bir tasarımdır. Köprünün kesitini oluşturan elemanların yapısal bir fonksiyon yerine getirirken aynı zamanda kaplama görevleri olması, yapısal ortotropik kabuk şeklinde çalışan plaka yüzeylerin dışında sonradan sahte bir kaplamaya gerek duyulmaması ve kendi sade haliyle görsel olarak ışık-gölge oyunlarına da müsaade etmesi bir diğer öne çıkan özelliğidir. Heykelsi bir forma sahiptir ve bu formu oluşturan koşullar zorlama değil, şehir koşulları, kuvvetlerin akışının gerektirdiği yerde ve kalınlıkta yüzey elemanlarının kullanımı, ulaşım aksındaki yaya hareketi ve doğada bulunan diğer koşullara uygunluktur. Bulunduğu ortama sağladığı uyum becerisi, onu doğal ve yadırganmayacak bir şehir unsuru olarak var olmasını sağlamakla beraber heykelsi formu ile görsel bir değer sunmaktadır. 

 

Sandık kesitli köprümüzde çanak alt yüzeyinde 20 mm plaka, yanak veya parapet plakalarında 15 mm, ve üst yürüme yüzeyinde ise 10 mm plakalar kullanılmıştır. Köprü boyunca giden tüm plakalar ortotropik prensibe uygun berkitilmiştir ve bu berkitmeler 10 mm kalınlık ve 100m yükseklikte olup sürekli kaynağa sahip elemanlardır. Berkitmeleri 2 metre arayla kesen enine kirişler vardır ve enine kirişlerin yaklaşık 5 tanesinin bir araya geldiği bölgeler 10 metrelik blokları yani saha bulonlu ek modüllerini oluşturmuştur. Her bir blok-modül bulonlarla birbirine bağlanıyor ve köprü toplamda 13 bulon bağlantılı blok-modülden oluşuyor.Köprünün bulon bağlantılarını dış kaplamada görünür şekilde değil içeride bırakmak ve temiz bir bağlantı görüntüsü ile birlikte estetiği bozmamak amaçlanmaktadır. Bu bağlantıların içeride tutulmasını sağlamak için kürek müsabakalarında kullanılan uzun teknelerin alın plakalı ve saklı bulon bağlantı yönteminden esinlenilmiştir. Bulonlara, montaj için içeriden erişebilmek için erişim kapakları yapıldı. Bu kapaklarda sızdırmazlık da sağlamak için tam penetrasyon kaynaklarla bulon torklamasından sonra kaynatılmıştır. Tasarımımızı estetikliğin yani sıra uzun ömürlü ve sağlam kılan bir diğer özellik ise sıcaklık değişimleri nedeniyle köprü üzerindeki yüklerin artmamasını sağlamamız ve hesaba katmamızdır. Bunu sağlamak için 10’ar santimlik derzlerden faydalandık, çünkü kemer gibi profili olan köprünün abutmanlarinda (en uç kısımlarında) betonarme rampa mesnetlerinde sıcaklığa bağlı yatay kuvvetler oluşacağından, bu kısalma ve uzama kuvvetlerini tolere edebilmek ancak böyle mümkün olmaktadır. Bu derzlerin de altında, köprü kayıcı mesnetlerle desteklendi ve bu mesnetler Arsan kauçuk tarafından üretildi. Bu mesnet bölgelerinde de, daha sonra oluşabilecek tamir ve temizlik isleri ve çalışma prensibi gözlemleri için bir çözüm geliştirmemiz gerekti ve bunu bakım pitleri yaparak çözdük. Daha sonra bu pitleri telle çevirdik.

 

Uzunlamasına kayma hareketliliği sağlarken, enine kayma hareketini engellemek için, borudan yapılmış kısa boru yatay elemanlar kullanıldık. Bu teorik olarak vibrasyon hesaplarında gördüğümüz enine doğru hareketin kısıtlanması mecburiyetinden doğdu. Bu mecburiyetin temel sebeplerinden biri köprünün çok narin bir yapıya sahip olması ve 150 metreyi 4 metre açıklık-genişlik ile geçmesidir. Eğer bu yapılmasaydı köprünün ucu enine hareket edecekti ve yayaların hareketiyle aşırı vibrasyon oluşturup rahatsızlık verecekti.

 

Vibrasyondan oluşan bu frekansların köprünün doğal titreşim frekansıyla karşılaştırılmasını Amerikan AASHTO ve İngiliz BS 5400 kara yolları şartnamelerindeki narin köprüler vibrasyon standartlarına göre hesapladık. Ayrıca özel narin yaya köprüler tasarım rehberlerinden faydalandık. 

 

Proje sırasında karşılaştığımız Challen­ge’lardan biri 3 farklı model yapılmak zorunda kalınmasıydı. Plakaların uzayda 2 boyutta bükülmesi gerekiyordu ve kes­kin dönüşleri yaptırabilmek ve çift eğimi verebilmek için bu modellere ihtiyaç vardı. Bunu yapabilmek için de ilk önce geo­metrik modelleme yapıldı. Bu modelleme sırasında milimetrik olarak plakaların geçtiği ana hatlar belirlendi. Bu ana hatlar alt çanağın en alt noktası ve yanak plakala­rın bitiş noktalarıdır ve aslında bu noktalar uzayda hepsi farklı eğrilikler gösteren Spline’lardır. Bu Spline’ların hepsi kendine özgü olarak belirlendikten sonra, modül araları bu Spline’ları uygun karşılatmaya yarayan gerekli plakalarla dolduruldu. Ayrıca bu aralara uzunlamasına berkitmeler ve ara kirişler kondu. 

 

Bu modelleme bittikten sonra, model 3 boyutlu dinamik analiz simülasyon programı­na aktarıldı ve Shell elemanlarla donatıla­rak çözüldü. Böylece bu tarz sandık kesit yapıların Shell elemanlarla çözüldüğünde daha doğru sonuç verdiğini gördük. Frame elemanlarla da yaklaşık bir modelimiz oldu ama nihai çözüm, aldığımız sonuçların olumlu olmasından dolayı Shell oldu. Bu nokta da ciddi el oyalayan ve zaman alan meshleme durumu işin içine girdi. Bunun sebebi de geometrik analiz yapan program ve 3 boyutlu modelleme yapan program arasında sonlu elemanlar analizi motor­larının birlikte calışmaması oldu. Çeşitli Plugin’ler kullandık ve yazılım teknolojile­rinden sonuna kadar faydalandık. 

 

Bu iki model bittikten sonra 3. Model olan imalat modeline geçtik. İmalat modeli Tekla programı üzerinde hazırlandı ve yine 

uzayda 2 yonde bükülecek plakalar kullanıldığı için özel elemanlar tercih edildi. Bükümü daha az olan plakalar için kiriş elemanlar kullanılırken, çift büküme sahip olan plakalar için makrolu elemanlar kullanıldı. Program bunların açılı­mını (Shell expansion) yapıyor ve bu şekilde plakalar uzayda kesiliyor. 

 

Modellemenin yani sıra karşılaştığımız diğer bir zorluk ise köprünün yapılacağı yerin altında metro tünelinin bulunması ve zeminin tamamen dolgu olmasıydı. İzmir’in bu kıyı bölgeleri tama­men niteliksiz dolgu olduğundan, zemin güçlendirme çalışmalarımız da işin içine dahil oldu. Köprünün zati ve deprem yükle­ri, çelik olmasından dolayı biraz hafifledi, fakat yine de kıvrılan ve narin geomet­rinin deprem sırasındaki savrulmalarını çözümlemek için 1 metre yüksekliğinde radye temeller kullanıldı. Radye temelleri metro tünel döşeme ve duvarları üstüne denk getirmeden belli bir uzaklıkta yapmak zorundaydık ve bu üst yapının şeklini ve oturumunu değiştirmemiz anlamına geliyordu. Öyle bir oturum şekli ayarlamak gerekiyordu ki ayaklar ve temeller alttaki metro tüneline belli bir uzaklıkta kalabil­sin. Aynı zamanda bu ağır radye temelleri dolgu zemin üzerine yaptığımızda dolgu­nun emniyetli taşıma gücünün geçildiğini gördük. Bunun için özel zemin iyileştirici enjeksiyon yapılması gerekti. Zemini güçlendirmemiz tünel duvarlarına zarar vermemek açısından da yarar sağladı ve temel çalışması da çok ciddi ve zaman alan bir çalışma olarak projede yerini aldı. 

 

Proje sırasında daha önce hesapta olmayan ve belediye çizimlerinde olmayan altyapı su boruları ortaya çıktı. Bu su boruları ana arter su borularıydı ve yerlerini değiştir­mek mümkün değildi. Bu durum bizleri köprünün güzergâhını tekrar yenilenmek zorunda bıraktı ve tüm prosesin yani: geometrik modelleme, simulasyon analizi, imalat modelinin tekrar yapılması demekti. Projenin doğası gereği Cumhuriyet caddesi ve metro durağı arası bağlantı kurmak gerekiyordu ve köprü güzergâhı hem bu duruma yani amacına uygun konumlandırılmalı hem de su borularından, metro tünelinden uzakta ve dolgu zemin hesaba katılarak yapılmalıydı.

 

Tüm zorluklara rağmen projenin doğasına uygun olarak konumlandırıp tekrar modellediğimiz köprümüzün bir diğer Challenging aşaması ise imalattı. Eran Mühendisliğin üstlendiği imalat aşaması çok ciddi kontrollerle ilerledi ve TUV SUD 3rd party olarak imalat kontrollerini üstlendi. Ekip çok başarılı bir uygulama gerçekleştirdi. Projenin 3D geometrisi ve narin yapısı gereği sahada bir iki parçada uyumsuzluk sorunu ile karşılaşıldı, fakat hızlı bir şekilde müdahale edilerek düzeltildi. Bir iki yerde bu düzeltmelere dair izler mevcut durumda, fakat bu kadar başarılı ve zor bir projede bunu normal karşılamaktayız. 

 

Bizim için projeyi özel kılan anlardan biri de gece yapılan ve köprü orta açıklığındaki 50 metrelik Assembly’nin yekpare trafiğe minimum engelle montajın gerçekleştirilmesi oldu. Özellikle, gece yapılan bu işlem montaj mühendisliği ve lojistik açısından bir başarı örneğiydi. Sağ ve sol oturumların 45 metrelik modülleri montajlandıktan sonra orta da kalan 50 metrelik bu modülün tek parça halinde montajının yapılmasına şahit olduk. Bu 50 metrelik assembly meydanin giriş kavşağında 4 modül birleştirilerek hazırlandı ve tek bir modül elde edildi. Daha sonra yola paralel şekilde tırlara yüklendi ve tüneli de geçerek proje sahasına getirildi. Yola dik hale döndürüldükten sonra, vinç yardımıyla montajı yapıldı ve bu süre zarfında trafik çok kısa bir süreyle kapatıldı. Sabah olduğunda köprü montajı tamamlanmış ve yol olması gereken şekilde kullanıma açık bir haldeydi. Trafik şeritleri veya refüjlerde geçici montaj ayağına gerek olmadı, çünkü yol kenarındaki ağaç mesnetlerimizden konsollara birleşim zaten yapılmış durumdaydı.

 

Köprü projemizi mimari açıdan özel kılan etkenlerden birisi sahip olduğu boru ayaklardır. Boru ayaklar Türkiye’de çok fazla görülmeyen ve kullanımı standart olmayan S355 kalite 40 mm et kalınlığına sahip borulardan oluşmaktadır. Bu borular büyük büküm çaplarına sahipler, fakat bükümler büyük çaplarda da olsa büküm işlemi kolay değildi. Bu noktada imalat mühendislerimiz geçici uzun büküm parçaları sağlayarak sureci hızlandırdı. Bu parçalar daha sonra fire olarak kullanılamaz hale gelse de bu yapılması gerekli bir fedakârlıktı. Büküm işleminin zor olmasının sebebi boruların sahip olduğu et kalınlığı, geniş çap ve yüksek kaliteydi. Bu özellikler aynı zamanda bu boruları bulması zor bir hale getiriyordu fakat Eran Mühendislik hem boruların tedarikini, hem de bükümleri 3rd parti kontrolünde başarı ile üstlendi. Köprümüzde bulunan bütün boru kolonlar bükümlü ve bu köprümüzün mimari bir özelliğidir. Bu mimari tercihin sebebi kolonlara daha doğal ve ağaç formuna benzeyen bir görünüm kazandırmaktı. Böylece etraftaki ağaçlarla natürel bir görüntü oluşturması amaçlandı. Ayni zamanda statik olarak da köprünün ana açıklığının 60 metreden 55 metreye düşürmemize de imkan sağladı. Bu ağaç görünümlü kolonlar maksimum 4.8 metre yüksekliğe ulaşırken ara mesnetler civarında 2 m’ye kadar düşmektedir. Tasarım boyutunda aşağıda eğim olması ve yukarda kırıklık olması iki zıt görüntüyü bir araya getirdi kemer ve kırık çizgi beraber kullanılması formun eğriliğini vurgulamamızı sağladı.



Çelik Yapılar - Sayı: 51 - Nisan 2017
© 2014 - Turkish Constructional Steelwork Associaton