Köprülerin tarihçesi;

İlk köprüler, büyük bir olasılıkla, dereleri geçmek için ağaç kütüklerinin karşısından karşıya uzatılması ya da İngiltere'de dev on'da hala var olan köprü gibi, büyük ve düz taşlarlın yan yana konulmasıyla oluşan geçitler biçimindeydi. Bir diğer yöntem de ardı ardına bağlanan kayıklardan yapılan köprülerdir. Köprülerle ilgili en eski yazılı belge, yunanlı tarihçi Herodotos'un (M. Ö. 485-425) sözünü ettiği daha kalıcı bir yapıdır. Bu M. Ö. VIII. Yüzyılda Babil'de, Fırat nehri üzerindeki köprüdür.

Daha dayanıksız, ancak teknik açıdan dikkate değere bir köprü, kral Darius'un (M. Ö. 548-486) M. Ö. 512'de yaptırdığı kayık köprüdür. Bu köprü aracılığıyla, pers orduları İstanbul Boğazını geçerek, Güneydoğu Avrupa ülkelerini istila etmeyi başarmıştır. Dairu'tan sonra Kserkeses (M. Ö. 519/485) aynı yöntemi Çanakkale Boğazında uygulamış ve burada 674 kayıktan oluşan 1. 4 km uzunluğunda yan yana iki kayık köprü yapmıştır.

Dağlık yörelerdeki nehirleri aşmak, aynı zorlukta ama farklı sorunlar yaratmış ve ilginç çözümlere yol açmıştır. Budist bir rahip olan Fa-Hsien M. S. 412'de, Hindistan'da yolculuk ederken karşılaştığı 92m. Uzunluğunda, derin bir vadi üzerindeki ip köprüden söz eder. Bu tür ilkel asma köprülerin Güney Amerika, Orta Afrika, Güney Doğu Asya ve Çin'de geniş çapta uygulandığı bilinmektedir. Bu tür köprülerin yapımında balta girmemiş ormanlardaki kalın sarmaşıklardan ve bambu elyafından örülmüş ipler kullanılmaktaydı. Peru'da İknalar, XVI. Yüzyıl gibi yakın için bu tür köprülerden yararlanmışlardır.

Romalılar Döneminde Köprü Yapımı

Romalılar diğer konularda olduğu gibi köprü yapma sanatını da sistematik bir biçimde ele aldırlar. Tibet nehri üzerindeki Pons Sublicius köprüsü M. Ö 621 yılında yapılmıştı ve 150 m. uzunluğundaydı. Bu köprü M. Ö. 508'de Haratius tarafından savunulmasıyla ün yapmıştır. Tümüyle ahşap olan köprü, nehir yatağına sağlanan ahşap ayaklar üzerinde durmaktaydı. Romalıların yaptıkları en dikkate değer ahşap köprü, M. Ö. 50 yılında Ren nehri üzerinde kurulmuş olan 420 m uzunluğundaki yapıdır. Bu köprü Julius Ceasar'ın emiyle on gün içinde tamamlanmıştır.

Romalıların köprü yapımı alanındaki en önemli katkıları, Avrupa'nın çeşitli yerlerinde yüzlercesini yaptıkları, kemerli taş köprüler olmuştur. Bu köprüler, büyük kaya parçalarının birbirlerini sıkıştırmasından oluşan kemerler üzerine kurulmuştu. Kemerin en ortasındaki taşa, kilit taşı denilmekteydi. Bu köprülerin yaşayan en ünlü örneği Roma'daki Pons Fabricius'tur. M. Ö. 62 yılında tamamlanan bu köprünün iki yarım daire biçimindeki kemerlerden her binin ayakları arasındaki açıklık 24m'dir. İki ana kemerin ortalarındaki küçük kabartma kemer, taşkın sırasında fazla suyun akmasını sağlar.

Din Görevlileri Ve Profesyonelleri İşe El Koyuyor

Romalıların kullandıklar yöntemler o denli etkin ve yeterliydi ki, Avrupalılar onlardan sonra, yüzlerce yıl köprü yapımında, yeni yöntemler geliştirmek gereğini duymadılar. Sonra da, gariptir, gelişen toplumlarda iyi bir ulaşım sisteminin yararlarını ilk fark eden ve bu işe el koyan, kilise oldu. Fransa'da bir grup rahip, sağlam köprüler tasarımlamak ve yapmak amacıyla, freres du pont adlı bir tarikat kurdular. Tarikatın en önemli yapıtı, Rhon nehri üzerine 1171 yılında kurulan Pont d'avignon köprüsüdür. Köprü, en uzunu 35 m olan 21 kemerden oluşmuştur. Benzer biçimde İngiltere'de Colechurch'lu Peter adlı bir papaz, Thames nehri üzerindeki ilk taş köprüyü tasarımlamış ve yapmıştır. (bugünkü Londra köprüsü)

XVII. Yüzyılın sonlarına kadar köprülerin tasarım ve yapımları, çoğunlukla mimarlar tarafından gerçekleştirildi. Floransa ticaret odası, mimar taddeo Caddi'yi taşkın sırasında yapılan Ponte Vecchio'nun yerine yeni bir köprü, yapmakla görevlendirdi, Caddi'nin köprü tasarımıyla ilgili buluşu. Arno nehri üzerinde inşa ettiği köprüde kullanmış olduğu gibi, kemerlerin yarım daireden küçük kavislerden oluşmasıydı. Caddi'nin bu buluşu daha sonra, Rahip-Mimar Giovanni Giocondo tarafından (1433-1515) kullanıldı. Giocondo, 1507'de tamamladığı Paris'in ilk taş köprüsünün9 yapımında bu tür kemerler kullanmıştır.

Köprü yapımı gibi karmaşık önemli bir işin, sonuna dek amatörlerin elinde kalması elbette düşünülemezdi. 1718'de Fransız askeri mühendislerinin kurdukları "köprü ve yol mühendisleri kıtası" ile Fransa bu konuda ilk adımı atmış oldu. Kıtanın başmühendisi Jean Rodolph Perronet, daha da cesurca bir atılımla, yarım daireden küçük kavisli kemerlerin yerine, daha da basık bir elips biçimini geliştirdi.

Demir ve çelik köprüler;

İlk demir köprü İngiltere'de Coalbookdale'deki Severn, nehri üzerinde 1779 yılında yapıldı. Gerekli demir çubuk ve levhalar bölgedeki demirci Abraham Darby'nın işliğinde hazırlandı.

Köprü yapımında bundan sonraki aşamada en çok kullanılan malzeme, dövme demir olmuş ve Thomas Telford (1757-1834) Galler bölgesiyle Anglesey'i birbirinden ayıran Menai Boğazı üzerinde, 1826 yılında yaptığı 178 metrelik köprünün zincirlerine dövme demir kullanmıştır. Robert Stephenson'un (1803-1859) ve 1850'de bu köprünün yakınlarında inşa ettiği boru biçimindeki demiryolu köprüsünde de dövme demir kullanılmıştır.

Üzerlerine fazlasıyla yük binen demir yolu köprülerinin dayanıklı olması için en iyi tasarım, ya kemer ya da tek taraftan destekli dirsek biçimidir. Bu tür köprülerin ilk örneklerinden biri, James eads (1820-87) tarafından 1874 yılında, St. Louis'de Mississippi nehri üzerinde yapılan kemer biçimindeki çelik köprüdür.

Çağdaş köprüler

XIX. yüzyılın iki buluşu köprü yapımında bir devrime yol açmıştır, Porland çimentosunun bulunması ve çeliğin büyük çapta üretilmesi, çimento, betonun temel katkı maddesidir. Ve kütle beton köprü ayaklarının, dayanaklarının (kıyı taşıyıcılarının) ve istenilen biçimde "yapa" taş kemerlerin yapımında kullanılır. İyi yapılmış beton. Basınca (sıkıştırılmaya) olağanüstü dayanıklıdır ama gerilmeye çekilmeye gelemez. Öte yandan, çekilik hem sıkıştırılmaya, hem de büyük gerilimlere karşı dirençlidir, geçmişin ahşap kirişlerinden çok daha güçlü kirişlerin yap0ılında kullanılabilir. Yüksek gerilime dayanıklı çelik halatlar, çok büyük asma köprüleri taşıma gücüne sahiptirler.

Betonarme köprüler;

Bu yeni malzemeler, beton ve çelik, birlikte kullanılabilir. Örneğin, bir beton yapının yalnızca sıkıştırılmaya dayanacak biçimde tasarlanması zorunlu değildi, çünkü gerilmeye karşı da çelik çubuklar kullanabilir.

Betonarmede, çeliğin gerilim halinde esnemesi ve onu çevreleyen betonu da esnetmeye çalışarak çatlatması sorununu, Fransız mühendisi eugene freyssinet (1879-1932), yüksek güçlere, önceden gerilmiş çelik çubuklar kullanarak çözmüştür. Bu yöntemle freysinet betonu "ön gerilmeli " hale getirmekte, böylece yapımdan sonra gerilimden etkilenmesini önlemekteydi. Sonuç, daha güçlü, hafif ve mimari yönden doyurucu, çok kullanışlı bir malzemenin doğusu oldu.

Köprü çeşitleri

Köprüler dört ana gruba ayrılır. Düz, kemerli, asma ve dirsekli köprüler. Düz köprüler iki kıyı arasında uzatılan bir çift kirişin taşıdığı bir döşemeden oluşur. Bu tür kirişlerin üst kısmının basınca, ait kısmınınsa gerilime dayanıklı olması gerekir. Eğer payandalarla desteklenmişse, köprünün güç taşıma dengesi değişir. Düz köprüler içi boş kutu biçiminde kirişlerden, açık bir çerçeveden ya da taşıyıcılarla desteklenmiş iskeletten oluşabilir.

Kemerli köprüler hiçbir noktasında gerilime yol açmayacak biçimde tasarlanır. Bu yüzden beton, kemerli köprü tasarımına çok elverişlidir. Betonarme kullanıldığında ise, göze daha hoş görünen, bazen de daha ucuza çıkan köprüler tasarımlanabilir. Aslında birçok kemerli beton köprü, betonarmedir.

Asma köprü, yüksek kuleler arasında sarkıtılmış iki ya da daha çok halata asılı döşemeden oluşur. Yüksek gerilimli çelik hatalar, büyük ağırlıklar taşıma gücüne sahiptirler. Kuleler basınç altındadır ve genellikle ince uzun payandalardan (bunlar için boş kirişler yerine kullanılır) oluşan köprü döşemesi, uzunluğu boyunca kısa aralıklarla çelik halatlarla desteklenmiştir.

Dirsekli köprü, her biri bir uçtan desteklenmiş iki kirişten oluşur. Her iki uçtan desteklenen düz kirişli köprülerin aksine, tek uçtan taşınan dirsekli köprünün üst kısımları gerilime, alt kısımları basınca karşı koymak zorundadır.

Yukarıdaki yöntemlerin bir arada kullanılmasıyla oluşturulan köprüler de vardır. Örneğin, yular köprü, bir uçtaki kuleden ya da her iki uçtaki kulelerden sarkıtılan çelik halatlarla kısmen desteklenmiş, uzun düz bir kirişten oluşur. Birçok aralık kalacak biçimde tasarımlanır, bu aralık, basit düz kirişlemeyle geçilir. Londra'nın ünlü Tower köprüsü türünden "açılır kapanır" köprülerin dirsekli kolları ya da baskülleri vardır.

Köprü yapımında, her iki kıyadaki kule ya da ayakların temellerinin doğru yapılması, iki kıyıyı birleştiren bölümün yapımından daha önemlidir. Yoksa yapı bütünüyle hiçbir işe yaramaz. Çağdaş köprülerin çoğu, kaya tabana saplanmış betonarme temeller üzerine oturtulmuştur. Köprüler, gerektiğinde gel-git olayının aşındırıcı etkisine, iri buz parçalarının çarpmalarına ya da hafif depremlerin neden olabileceği sallantıya direnecek biçimde tasarımlanmalıdır.

Köprü açıklığının kuramsal sınırları

Bir köprü iki çeşit yük taşır. Biri, üzerinden geçen trafiğin canlı yükü, diğeri ise, kendi ağırlığı, yani ölü yüktür. Köprünün üzerinden geçtiği açıklık arttıkça, doğal olarak ölü yük de artar. Sonuç olarak, malzeme ve kullanılan yöntem ne olursa olsun, açıklığın kuramsal sınırları vardır. Bu sınırlar çağdaş malzemelerle yap0ılan yeni köprülerin boyutlarıyla karşılaştırılabilir, şimdiye dek yapılmış en uzun kemerli çelik köprüler, New York'ta bulunan 498 m uzunluğundaki Bayonne köprüsü ile Avustralya'daki 503 m. lik Sydney Limanı köprüsüdür. Oysa çelik köprüler için öngörülen kurumsal açıklık sınırı 1000 m dolayındadır. Bu durumda kuramsal olarak köprü yapımcılarının aynı yöntemlerle, çok daha büyük açıklıklar arasında köprüler kurabileceklerini söyleyebilir. Ne var ki, burada en sınırlayıcı etken maliyettir. Çelik kemerli köprüler genellikle, geniş açıklıkları geçmek için en ucuz yöntem değildir.

En uzun dirsekli çelik köprü ise, Kanada'daki 540 m. lik Ouebec köprüsüdür. 1918'de gerçekleştirildiği düşünülürse, bu köprünün yapımını büyük bir başarı olarak nitelemek gerekir. Dirsekli köprüler için kuramsal sını4r 750 m dolayındadır.

Betonarme köprülerin en uzunu, Avustralya da Sydney'deki 305 m. Uzunluğundaki Gladesville köprüsüdür.

Çağdaş asma köprüler en uzun köprülerdir. Gerek kuramsal olarak, gerekse uygulamada şimdiye dek yapılmış en uzun asma köprü, New York Limanı ağzında bulunan 1298 m uzunluğundaki Verrazano Boğazı köprüsüdür. İngiltere de başka bir köprü Humber 1410 metredir. Bu konuda deney sahibi bazı köprü tasarımcıları, asma köprülerle ve bugünkü malzemeyle 3000 metrelik bir açıklığın geçilebileceğini öne sürmektedirler.