facebook twitter

Demiryolu (Tren) Köprüleri

01.11.2018

Demiryolu köprüleri tasarım olarak karayolu köprülerine benzer temel parçalardan oluşmaktadır. Bunlar üstyapı, altyapı ve mesnetlerdir. Köprü üst yapısı taşıtlardan gelen yükleri alarak güvenli bir şekilde mesnetlere aktarmaktadır, mesnetler ise gelen yükleri köprü alt yapısına aktarmaktadır. Köprü alt yapısı ise mesnetlerden gelen yükleri zemine aktarmakta böylece köprü istenilen taşıt yüklerini güvenli bir şekilde taşıyabilmektedir. Köprüler beton, çelik ve ahşap gibi belli malzemeler kullanılarak inşa edilmektedirler. Köprü malzemesine tasarım mühendisleri tarafından malzeme taşıma kapasitesi, köprünün geçeceği açıklık, imalatın yapılacağı bölgesel koşullar ve bakım onarım maliyetleri gibi birçok farklı parametre ele alındıktan sonra karar verilmektedir.

Çelik demiryolu köprülerinin üst yapısı teşkil edilirken boylamalar, enlemeler ve taşıyıcı elemanlardan faydalanılmaktadır. Tren yükleri sırası ile raylar, traversler, boylamalar ve enlemeler üzerinde taşıyıcı sisteme ve mesnetlere aktarılmaktadır. Çelik köprüler dolu gövdeli ana taşıyıcı kirişler yardımı ile teşkil edilebileceği gibi kafes sistem çelik taşıyıcı elemanlar yardımı ile de teşkil edilebilmektedir. Kafes kiriş çelik köprülerde düşey yükler çelik makaslar yardımı ile, yatay yükler alt ve üst rüzgâr çapraz bağlantıları yardımı ile mesnetlere aktarılmaktadır.

Türkiye’deki çelik demiryolu köprüleri incelendiği takdirde açıklıkları 8m ile 100m arasında değişen dolu gövdeli kirişler ve çelik makas taşıyıcı sistemler olmak üzere iki temel üst yapı taşıyıcı sisteme sahip olan çelik demiryolu köprüleri gözlemlenmektedir.

Makas köprülerde üst başlık açık ve kapalı olmak üzere iki farklı üst yapı taşıyıcı sistem teşkil edilmektedir. Ayrıca kafes kiriş köprü tabliyesi üst başlıkta ve alt başlıkta olmak üzere iki guruba ayrılmaktadır. Demiryolu köprüleri ayrıca tavalı ve tavasız olmak üzere iki farklı şekilde tasarlanmaktadır. Demiryolu rayları traversler üzerine mesnetlendirilmekte traversler ise balast taşları üzerine yerleştirilmektedir. Tavalı köprülerde enleme ve boylama elemanları arasında çelik saç teşkil edilmekte ve balast dolgusu yapılmaktadır. Bu balast dolgusu üzerine traversler yerleştirilmekte ve raylar da traverslerin üzerine yerleştirilmektedir. Tavasız köprülerde ise traversler doğrudan boylama elemanların üzerine mesnetlendirilmektedir ve raylar traverslerin üzerine yerleştirilmektedir.

Dolu gövdeli basit mesnetli çelik kiriş demiryolu köprüsü

Köprü Manisa-Uşak-Dumlupınar-Afyon demiryolu hattı 100+720 km de yer almaktadır. Köprü iki dolu gövdeli ana kiriş yardımı ile teşkil edilmiştir. Enleme kirişleri dolu gövdeli kirişlere bağlanmaktadır, boylama kirişleri ise enleme kirişlerine bağlanmaktadır. Köprüde iki kenar ve bir orta olmak üzere üç boylama kiriş teşkil dilmiştir. Boylama kirişlerinin üst başlıkları ile enleme kirişlerinin üst başlıkları aynı hizada olacak şekilde birleşimleri detaylandırılmıştır.

Köprü tavalı köprü olarak tasarlanmıştır. Boylama ve enleme kirişleri arasına teşkil edilen çelik saç tekne üzerine balast taşları yerleştirilmiş, ahşap traversler bu balast taşlarının üzerine yerleştirilmiştir. Tren rayları ise traverslerin üzerine tespit edilmiştir. Tavalı sistem üzerinde yaklaşık 40cm balast taş teşkil edilmektedir. Bu taşlar köprü ağırlığını önemli ölçüne arttırmaktadır. Diğer taraftan tavalı sistem köprünün yanal rijitliğine önemli katkılar sağlamaktadır, bu nedenle köprüde yatay rüzgâr bağlantıları teşkil edilmemiştir.

Köprü 22.4m açıklık geçmektedir. Köprü mesnetleri bir tarafta sabit diğer tarafta hareketli mesnet koşullarını sağlayacak şekilde çelik mesnetler yardımı ile teşkil edilmiştir. Köprü dolu gövdeli kirişi 182 cm yüksekliğe 36cm başlık genişliğine sahip olacak şekilde çelik levhalar ve korniyerlerin perçinler yardımı ile birleştirilmesi ile oluşturulmuştur. Köprü açıklık ortasında ana kiriş üzerindeki etkileri güvenli bir şekilde aktarabilmek için hem alt hem de üst başlıklarda takviye levhalar teşkil edilmiştir. Köprü enleme elemanları IPN450 çelik hadde profiller yardımı ile teşkil edilmiştir. Boylama elemanları ise ortada IPN300 kenarlarda UPN240 olacak şekilde teşkil edilmiştir.

Tek açıklıklı basit mesnetli çelik makas demiryolu köprüsü

Köprü Malatya-Elâzığ demiryolu hattı 69+993 km de yer almaktadır. Köprü taşıyıcı sistemi çelik makaslar yardımı ile teşkil edilmiştir ve yol güüzergahı köprünün alt başlığında tasarlanmıştır. Köprü 40m açıklık geçmektedir. Köprü bir tarafı sabit diğer tarafı hareketli mesnet olacak şekilde çelik mesnetler yardımı ile projelendirilmiştir. Enleme kiriş elemanları her 5m’de bir ve köprü giriş ve çıkış enkesitlerinde olacak şekilde teşkil edilmiştir. Demiryolu kurbda yer almasına karşılık köprü düz bir şekilde tasarlanmış, demiryolu hattındaki eğrisellik boylama kiriş ve raylar yardımı ile teşkil edilmiştir. Trenin kurbda güvenli bir şekilde hareket edebilmesi için kurbun dış kısmında yer alanlar raylar iç kısmında yer alan raylara göre daha yüksekte teşkil edilmiştir, böylece kurb dışına savrulma açısından demiryolu güvenliği için gerekli dever verilmiştir. Raylardaki deverin sağlanabilmesi için boylama kirişleri başlıkları arasında kot farkı teşkil edilmiştir boylama kirişlerinin üzerine traversler eğik bir şekilde yerleştirilmiş ve traverslerin üzerine de raylar yerleştirilerek demiryolu hattı teşkil edilmiştir.

Köprüye etki eden yatay yükler alt ve üst çaprazlar yardımı ile mesnetlere aktarılmaktadır. Köprü giriş ve çıkış enkesitlerinde yanal rijitliği arttıran çerçevenin tamamlanması için üst başlıkta portal kirişi tasarlanmıştır. Bu durumda üst çapraz bağlantıları köprüye etki eden yatay yükleri başlangıç ve bitiş çerçevelerine aktarmaktadırlar. Köprü genişliği 5.72m ve yüksekliği ise 6.7m dir. Enleme kirişleri dolu gövdeli yapma kiriş olarak tasarlanmış olup gövde levhası 87.5 cm yüksekliğinde ve 1.2 cm kalınlığında çelik levha üzerine dört korniyer ve başlık bölgelerine ilave olarak 28 cm genişliğinde 1.2cm et kalınlığında levhaların perçinler yardımı ile birleştirilmesi ile teşkil edilmiştir, boylama kirişleri ise IP55 hadde profillerinden teşkil edilmiştir. Portal kirişi 36 cm yüksekliğinde 31.2 cm genişliğinde olacak şekilde bir çelik levha ve dört korniyerin perçinler yardımı ile birleştirilmesi ile teşkil edilmiştir. Makas dikmeleri 32 cm yüksekliğinde ve 1 cm kalınlığındaki levha üzerine dört adet korniyerin birleştirilmesi ile tasarlanmıştır.

Makas çaprazları iki adet U22 hadde profilinin belirli aralıklar ile çelik levhalar yardımı ile birbirlerine birleştirilmesi ile çok parçalı olarak teşkil edilmiştir. Makas alt başlığı 42 cm yüksekliğinde 1.5 ve 1.2 cm lik ikişer adet çelik levhaya ikişer korniyerin alt başlık oluşturacak şekilde birleştirilmesi ile teşkil edilmiştir. Makas üst başlığı ise iki adet U30 hadde profilinin üst başlıklarını 56 cm genişliğinde 2 cm kalınlığında çelik levha ile birleştirerek elde edilmiştir. Lase bağlantıları korniyerler yardımı ile teşkil edilmiştir. Alt ve üst rüzgâr çaprazları korniyer çiftleri olarak teşkil edilmiştir.

Çok açıklıklı sürekli çelik makas demiryolu köprüsü

Karaçam köprüsü Haydarpaşa-Eskişehir hattı 141+966km’de yer almaktadır. Köprü projesi “American Railway Engineering Association” tarafından 1943 yılında yapılmıştır. Köprü çelik makaslar yardımı ile teşkil edilmiş sürekli bir köprüdür. Her biri 51.72m olan üç açıklıktan oluşmaktadır. Köprünün toplam uzunluğu 155.15m dir. Köprü mesnetleri teşkil edilirken orta mesnetlerden bir tanesi sabit mesnet olacak şekilde, diğer orta mesnet ve kenar mesnetler hareketli mesnet olacak şekilde çelik mesnetler yardımı ile teşkil edilmiştir. Köprü iki adet çelik makas yardımı ile tren köprü alt başlıktan geçecek şekilde teşkil edilmiştir.

Köprü genişliği 4.9m ve köprü yüksekliği 7.35m olarak tasarlanmıştır. Köprü taşıyıcı sistemini teşkil eden makaslar ters simetrik olarak tasarlanmıştır ve makasların başlangıç noktaları arasında 3.24 m fark bulunmaktadır. Bu fark makas başlangıç açıklığında oluşturulmuştur. Böylece her iki makas dikmesi karşılıklı gelecek şekilde taşıyıcı sistem teşkil edilmiştir. Köprü makaslarının farklı teşkil edilmesinin nedeni köprü mesnetlerinin akarsu yatağına uygun olacak şekilde köprüye açılı teşkil edilmesinden kaynaklanmaktadır. Köprü üzerinde veya demiryolu üzerinde herhangi bir eğrisellik veya kurb bulunmamaktadır.

Enleme kiriş elemanları kafes dikmeleri ile aynı hizaya gelecek şekilde teşkil edilmiştir. Boylama kiriş elemanları enleme kiriş elemanlarına mesnetlendirilerek teşkil edilmiştir. Boylama üst başlıkları ile enleme üst başlıkları aynı hizada olacak şekilde birleşimler detaylandırılmıştır. Ahşap traversler boylama elemanlarının üstüne birleştirilmiş raylar ise traverslerin üzerine teşkil edilmiştir. Köprü yatay yükleri alt ve üst rüzgâr bağlantıları yardımı ile mesnetlere aktarılmaktadır. Boylama elemanları arasında lase bağlantıları teşkil edilmiştir. Köprünün bir tarafında yaya geçişini sağlamak için yaya yolu teşkil edilecek şekilde tasarlanmıştır. Köprü elemanları hadde profiller, levhalar ve bunların perçinli bir şekilde birleştirilmesi ile elde edilen yapma profillerden teşkil edilmiştir.

Çok açıklıklı kurb’da teşkil edilmiş çelik makas demiryolu köprüsü

Malatya-Çetinkaya hattı 45+140km de yer almaktadır. Köprü projesi “Gutehoffnungshütte Sterkrade Rhld Abt. Brückenbau” firması tarafından 1935 yılında yapılmıştır. Proje üzerinde yapısal çelik malzemesi ST37 olarak tanımlanmıştır. Köprü iki ana çelik makas yardımı ile teşkil edilmiştir ve kurbta yer almaktadır. Demiryolu hattındaki eğriselliğin sağlanabilmesi için köprü makasları ters simetrik olacak şekilde tasarlanmış, makasların başlangıç noktaları arasında yaklaşık 1.4 m lik fark bulunmaktadır. Makas dikmeleri karşılıklı gelecek şekilde makas ilk açıklık ve son açıklık hariç aralıklar eşit olarak tasarlanmıştır. Makas başlangıç ve bitişlerinde teşkil edilen bu farklılık yardımı ile demiryolu hattındaki kurb teşkil edilebilmiştir. Tren hattı köprü üst başlığından geçecek şekilde tasarlanmıştır.

Enleme kirişleri makas dikmelerine karşı gelecek ve makas üst başlığından 32cm aşağıda olacak şekilde teşkil edilmiştir. Boylama kirişleri üst başlıkları enleme kirişleri üst başlık ile aynı seviyede olacak şekilde teşkil edilmiştir. Boylama ve enleme kirişlerinin arasında çelik tekne teşkil edilmiş ve bu çelik teknenin içine balast taşları yerleştirilmiştir. Traversler balast taşlarının üzerine yerleştirilmiş ve raylar da traverslerin üzerine teşkil edilmiştir. Köprü üst başlığında yer alan tabla ve balast taşları köprü ölü yükünü arttırmasına karşılık köprünün yanal rijitligine önemli katkılar sağlamaktadır. Balastlı tekne teşkil edildiği için köprü üst başlığında yanal rüzgâr bağlantıları ve boylama kirişleri arasında lase bağlantıları teşkil edilmemiştir. Köprü alt başlığın her bir makas dikmesinde teşkil edilen çaprazları bağlantılar yardımı ile sabitlenmiş, bu nedenle köprü alt başlığında da rüzgâr bağlantıları teşkil edilmemiştir.

Köprü enleme kiriş elemanları NPI 550 hadde profilleri yardımı ile teşkil edilmiştir. Boylama kiriş elemanları ise NPI 475 hadde profilleri yardımı ile teşkil edilmiştir. Makası oluşturan elemanlar ise çelik levhalar, korniyerler ve bunların perçinlerle birleştirilmesinden elde edilen yapma profiller yardımı ile teşkil edilmiştir.


:

:

Demiryolu köprüleri tasarım olarak karayolu köprülerine benz...

Bir zemin kütlesinin statik kayma gerilmesinin, sıvılaş...

Nano ölçek kavramı boyutları 1-100 nm (1nm=10...

Günümüzde, enerji ihtiyacı ve enerji kaynaklarının kullan...

Yüksek yapı elemanlarını Kolon, Perde, Kiriş, Döşe...