Kirişli Köprü

Bir kirişli köprü basitçe iki destek arasında uzanan sert yatay bir yapıdır. Köprünün ve üzerindeki trafiğin ağırlığını köprünün iki ucundaki destekler dengeler. Ağırlık aşağıya doğru verilir.

Basınç gücü kendini kiriş köprünün üst kısmında belli eder. Bu basınç yüzeyin üst kısmının kısalmasına neden olur.

Yüzeyim üst tarafında meydana gelen basıncın etkisiyle alt kısımda bir gerilme meydana gelir. Bu gerilme gücü nedeniyle köprü yüzeyinin alt kısmı genişler.

Elinize iki tuğla ve bir tahta alın. Tahtayı iki tuğlanın üstüne yatay olarak koyun. Evet şimdi kirişli bir köprü yapmış oldunuz. Tahtanın ortasına 50 kg bir yük koyun. Yükün etkisiyle ahtanın eğildiğini, yani üst kısmında bir basınç ve alt kısmında bir gerilme meydana geldiğini göreceksiniz. Eğer yükü artırırsanız ve tahtanın dayanabileceği yükü aşarsanız tahta kırılacaktır. Yani üst kısmı basınca boyun eğip bükülecek, alt kısmı ise kopacaktır.

Otoyollarda gördüğünüz üst geçitler genelde ya betonla ya da çelikten yapılırlar. Kirişlerin büyüklüğü ve yüksekliği ne kadar çok olursa kiriş köprü o kadar geniş bir alana kurulabilir. Kiriş köprünün yüksekliği arttıkça köprü geriliği dağıtabileceği çokça yer kazanmış olur. Çok uzun kiriş köprü inşa edebilmek için köprü tasarımcıları kafes örgü yapı ile iskeletini deteklerler. Bu kirişlere sertlik kazandırır, böylece köprünün basın ve gerilime karşı çok iyi direnç kazanmış olur. Kirişlerde basınç artmaya başlayınca bu yük kafes üzerine dağılır.

Kafes yapılar çok ustaca yapılsalar da kiriş köprülerin yayılabileceği mesafeler hâlâ sınırlıdır. Mesafenin artmasıyla kafes yapının büyüklüğü de artar, ta ki köprü kendi ağırlığını kaldıramayacak noktaya gelinceye kadar.

Kiriş Köprü Şekilleri

Onlarca farklı tarzda kirişli köprü vardır. tasarımı, konumu ve makasların bileşimi kiriş köprünün  türünü belirleyen şeylerdir. Sanayi Devrimi'nin başında, Amerika Birleşik Devletleri kiriş köprü inşaatı hızla gelişiyordu. Tasarımcılar çok farklı Kafes tasarımları ve kompozisyonlar geliştiriyordu. Ahşap köprüler tüm demir ya da ahşap ve demir kombinasyonlarında yerini alıyordu. Farklı kafes şekilleri de bu dönemde çokca geliştirildi. En popüler ilk tasarımlarından biri Howe kafesi, 1840 yılında William Howe tarafından patentli bir tasarım oldu.

Onun getirdiği inovasyon yeni bir tasarım değildi, zaten mevcut Kingpost tasarımının aynısıydı. Fakat düşey demir desteklerin kullanımı ve çarpraz ağaç desteklerin kullanımı farklı bir yaklaşımdı. Bugün hâlâ birçok kiriş köprü Howe tasarımını kullanmaktadır.

Kafes Dayanıklılığı

Her bir kiriş başlıbaşına bir basınca ve gerilime maruz kalır. En çok basınca maruz kalan kısılar üstte, en çok gerilime maruz kalan kısımlar ise alt taraftaki kirişlerdir. Ortada kalan kirişler ise diğerlerine göre çok daha az gerilime ve basınca maruz kalır.

Köprüler kiriş şeklinde tasarlandığında üst ve alt kısımlarda daha fazla malzeme, orta kısımlarda ise daha az malzeme kullanılacaktır. Bu da basınç ve gerilim gücü dengesini daha iyi tutmayı sağlayacaktır. Bu sebeple basit dikdörtgen kirişlere göre daha katı ve dayanıklıdır.

Bir kafes sistemi bu konsepti bir adım daha ileri götürür. Bir kiriş köprü kafesinin bir tarafındaki tek bir kirişi düşünün. Kirişin üstü ve altı kafesin üstü ve altı tarafından temsil edilirken, kirişin merkezi kafes sistemindeki çarpraz üyelerden biridir. Kafese bu şekilde bakıldığında, görebiliriz ki köprünün üst ve alt kısımları merkezine göre daha fazla materyal içerir. Oluklu mukavva benzer nedenle daha serttir.

Kafes sisteminin yukarıda belirtilen etkisine ek olarak tek kirişli sistemden daha dayanıklı olmasının bir nedeni daha vardır. Kafes sistemi üzerine binen yükü yapısı gereği yaybilmektedir. Genellikle çeşitli üçgen şekillerde tasarlanan kafes yapıları, çok daha sıkı yapılar olmasını sağlar ve yükün tek bir noktaya binmesine engel olup yükü olabildiğince geniş alana yayar.