Köprülü Kavşak Tasarımlarında Trafik Güvenliği ve Yapısal Dayanım İkilemi
1. Giriş: Kentleşme, Ulaşım Baskısı ve Modern Kavşak Arayışları
Gelişen kentleşme dinamikleri, motorlu taşıt sahipliğindeki artış ve nüfusun metropollerde yoğunlaşması, özellikle büyükşehir ulaşım ağlarında yeni çözümleri zorunlu kılmıştır. Bu bağlamda, karayolu trafiğini kesintisiz hale getirmek ve sinyalizasyon ihtiyacını azaltmak amacıyla tasarlanan köprülü kavşak, günümüzde şehir içi ulaşım planlamasında temel mühendislik yapılarından biri haline gelmiştir. Ancak bu yapılar yalnızca trafik akışını hızlandırmakla sınırlı olmayıp, aynı zamanda yapısal dayanım, deprem güvenliği ve yol kullanıcılarının yaşam güvenliği açısından da yüksek risk ve sorumluluk taşımaktadır.
Tasarımcılar çoğu zaman şu ikilemle karşı karşıya kalmaktadır: Trafik akışını maksimize eden karmaşık geometriler ile yapısal basitleştirme arasında optimum bir denge nasıl kurulmalıdır? Kavşaklarda artan hızlar, trafik güvenliğini nasıl etkiler? Yüksek trafik hacmi taşıyan bir kavşağın betonarme ya da çelik sistemlerle dayanımı arasında seçim yapılırken yalnızca ekonomik analiz mi yapılmalıdır, yoksa uzun vadeli risk senaryoları da hesaba katılmalı mıdır?
Bu makale, köprülü kavşak tasarımlarındaki bu ikili yapıyı dört temel başlık altında değerlendirmeyi amaçlamaktadır:
Geometrik tasarım parametrelerinin trafik güvenliğine etkisi
Malzeme seçimi ve taşıyıcı sistem konfigürasyonlarının yapısal performansa etkisi
Deprem etkileri altında köprülü kavşakların davranışı
Güvenlik-dayanım optimizasyonuna yönelik bütünleşik mühendislik yaklaşımları
2. Köprülü Kavşaklarda Geometrik Tasarım ve Trafik Güvenliği Etkileşimi
Köprülü kavşaklar, hem yatay hem düşey düzlemde karmaşık geometrilere sahip mühendislik yapılarıdır. Bu yapılar, taşıtların kesintisiz ve güvenli geçişini sağlamak amacıyla eğim, yarıçap, görüş mesafesi ve bağlanma kollarının konfigürasyonu gibi birçok tasarım parametresine bağlı olarak şekillenir. Ancak her bir parametrenin trafik güvenliği üzerinde doğrudan etkisi vardır ve bu nedenle sadece mühendislik hesapları değil, aynı zamanda insan davranışı da göz önünde bulundurulmalıdır.
2.1. Eğim ve Viraj Yarıçapı
TBDY 2018 ve Karayolu Teknik Şartnamesi’ne göre, köprülü kavşaklarda eğim sınırı genellikle %6 ile %8 arasında tutulur. Ancak özellikle kısa bağlantı yollarında bu değer aşıldığında, ağır tonajlı araçlar için fren mesafeleri uzar ve kaza riski artar. Aynı şekilde viraj yarıçapı küçüldükçe merkezkaç kuvveti nedeniyle taşıtların yoldan çıkma olasılığı yükselir.
Yapılan simülasyon analizlerinde, 250 m yarıçapın altında tasarlanan kavşak bağlantılarında taşıtların hız azaltmaması halinde savrulma riskinin %32’ye kadar çıktığı görülmüştür (Yavuz & Kaya, 2022). Bu nedenle geometrik tasarımlar, sadece alan kısıtına göre değil, aynı zamanda insan faktörü ve sürüş alışkanlıkları dikkate alınarak planlanmalıdır.
2.2. Görüş Mesafesi ve Aydınlatma
Köprü alt geçitlerinde yetersiz görüş mesafesi ve zayıf aydınlatma koşulları, özellikle gece saatlerinde kazaların artmasına neden olmaktadır. Geometrik daralmalar ve ani yön değişimleri, sürücü algılamasını geciktirerek reaksiyon süresini uzatmaktadır. Ulaştırma ve Altyapı Bakanlığı’nın 2021 verilerine göre, köprülü kavşaklarda meydana gelen kazaların %48’i gece saatlerinde gerçekleşmektedir.
Bu sonuçlar, yalnızca statik bir mühendislik tasarımıyla yetinmenin yeterli olmadığını, kavşak içi görsel konforun ve sinyalizasyon sistemlerinin güvenli sürüş için kritik önemde olduğunu göstermektedir.
2.3. Hız İkilemi: Akış Verimliliği mi Güvenlik mi?
Trafik mühendisliğinde klasik bir kural şudur: Hız arttıkça kaza riski katlanarak büyür. Ancak köprülü kavşakların temel amacı zaten hız kaybını azaltmak ve bekleme süresini ortadan kaldırmaktır. Bu durum, mühendisleri şu soruya götürür: “Daha hızlı akan bir trafiğin kazasız olması sağlanabilir mi?”
Cevap teoride evet olsa da, uygulamada yüksek hızlarda sürücülerin hata toleransı düşer. Özellikle İstanbul gibi şehirlerdeki agresif sürüş alışkanlıkları dikkate alındığında, yüksek hız teşvik eden tasarımların kontrolsüzlüğü artırdığı gözlemlenmiştir. Bu nedenle köprülü kavşak tasarımlarında hız sınırlarını optimum düzeyde kontrol edebilmek için tasarıma entegre yavaşlatıcı eğimler, trafik adaları ve uyarı sistemleri önerilmektedir.
3. Yapısal Sistem Seçimi ve Dayanım Performansı
Köprülü kavşaklar, trafik sürekliliğini sağlamakla kalmayıp aynı zamanda ağır taşıt yükleri, dinamik etkiler, çevresel faktörler ve zamanla oluşan malzeme yorgunluğu gibi birçok fiziksel etkiye karşı da direnç göstermek zorundadır. Bu noktada yapısal sistem seçimi, yalnızca mühendislik açısından değil, aynı zamanda ekonomik ve sürdürülebilirlik bağlamında da kritik bir rol oynar.
3.1. Taşıyıcı Sistem Tipleri
Köprülü kavşaklar genellikle üç temel taşıyıcı sistem tipiyle inşa edilir:
Kirişli Sistemler (Prekast veya yerinde dökme): En yaygın sistemdir. Özellikle kısa açıklıklarda tercih edilir. Ancak çok açıklıklı sistemlerde sürekli rijitlik sağlamak zordur ve genleşme derzleri çatlaklara neden olabilir.
Sürekli Plak Sistemler: Rijit diyafram etkisi sağlar, ancak yapım süresi ve maliyeti yüksektir. Ayrıca kalıp işçiliği daha karmaşıktır.
Kutu Kesitli Kirişler: Estetik açıdan avantajlıdır ve yüksek burulma rijitliği sağlar. Ancak bakım maliyetleri daha yüksektir, çünkü iç bakım erişimi zordur.
TBDY 2018 ve Karayolu Köprüleri Yönetmeliği, köprülü kavşakların sismik bölgelerde sünek davranış göstermesini zorunlu kılar. Bu nedenle sistem seçimi yalnızca statik değil, aynı zamanda dinamik yük kombinasyonlarına göre yapılmalıdır.
3.2. Sismik Dayanım ve Deprem Yükleri
Özellikle 1999 sonrası yapılan düzenlemeler ile köprülü kavşakların deprem etkilerine karşı analizinde, zaman tanım alanında doğrusal olmayan analiz yöntemleri daha fazla kullanılmaya başlanmıştır. Bu analizlerde temel olarak şu parametreler dikkate alınır:
Yatay Yer Hızlanmaları (PGA): Marmara Bölgesi için 0.4-0.6g arası tasarım değerleri alınmaktadır.
Zemin Büyütmesi: Alüvyonlu bölgelerde zemin büyütme katsayısı 1.2-1.8 arasında değişebilir. Bu da kolon-kiriş birleşim noktalarında ilave kesme kuvveti yaratır.
Deprem İzolatörleri: İstanbul’daki yeni köprülü kavşak projelerinde, özellikle kritik hastane yollarında kurşun çekirdekli izolatörler (LRB) kullanılmaya başlanmıştır. Bu sistem, yapının periyodunu artırarak sismik ivmeyi düşürmekte ve rijit-dar sistemlere kıyasla %40’a kadar daha düşük taban kesme kuvveti oluşturmaktadır (PEER, 2023).
3.3. Malzeme Seçimi ve Dayanıklılık
Köprülü kavşak lar maruz kaldıkları karbonatlaşma, klorür iyonu difüzyonu ve donma-çözülme gibi çevresel etkiler nedeniyle zamanla performans kaybı yaşar. Bu nedenle malzeme seçiminde sadece anlık dayanım değil, aynı zamanda uzun ömürlü servis koşulları da dikkate alınmalıdır.
Beton: En az C35/45 sınıfı beton, düşük su/çimento oranı ile birlikte kullanılmalı, katkı maddeleriyle geçirimsizlik sağlanmalıdır.
Donatı: Epoksi kaplı çelik donatıların kullanımı, özellikle deniz etkisine açık kavşaklarda (ör. İzmir, Mersin) paslanma riskini minimize etmektedir.
Asfalt Kaplama: Hareketli köprü derzlerinde özel elastomerik sistemler kullanılmalı, bu bölgelere ısı genleşme payı verilmelidir.
4. Trafik Konforu ve Bakım Maliyetleri Açısından Karar Mekanizması
Köprülü kavşak lar yalnızca mühendislik hesapları ile değil, aynı zamanda trafik akışının sürekliliği, konfor düzeyi ve işletme-bakım maliyetleri dikkate alınarak tasarlanmalıdır. Özellikle yoğun şehir merkezlerinde yer alan kavşaklarda, yapısal tasarım ile trafik yönetimi arasındaki denge hayati önem taşımaktadır.
4.1. Sürüş Konforu ve Yüzey Kalitesi
Köprülü kavşakların kullanıcılar tarafından ilk fark edilen özelliği, yüzey düzgünlüğü ve konfordur. Tasarım aşamasında bu konfor, şu unsurlarla doğrudan ilişkilidir:
Genleşme Derzleri: Düşük kaliteli ya da uygunsuz yerleştirilen derz sistemleri araç geçişlerinde zıplamaya, titreşime ve hatta gürültüye neden olur. Bu da hem konforu düşürür hem de yapısal elemanlarda zamanla yorulma etkisi yaratır.
Geometrik Geçişler: Rampalarda ani eğim değişimleri ya da yetersiz yarıçaplı kurplar, özellikle otobüs ve tır gibi uzun araçlarda savrulmalara ve devrilme riskine neden olabilir. Bu nedenle her eğim geçişinde minimum K değerine (dikey kurp sabiti) dikkat edilmelidir.
Titreşim ve Gürültü Yönetimi: Köprü platformlarında titreşim ve ses düzeyi, kullanılan üstyapı malzemesi ve derz sisteminin kalitesiyle doğrudan ilgilidir. Özellikle yerleşim alanlarına yakın köprülerde kauçuk takozlu elastomerik derzler, gürültü ve titreşimi %60’a kadar azaltabilir.
4.2. İşletme ve Bakım Maliyetleri
Yapının ilk maliyeti kadar, ömrü boyunca ortaya çıkacak bakım ve işletme giderleri de karar sürecinde göz önüne alınmalıdır. Bu kavram, “Yaşam Döngüsü Maliyeti (LCC)” olarak da literatürde yer bulur. Köprülü kavşaklarda en çok bakım gerektiren bileşenler şunlardır:
Yalıtım Sistemleri ve Asfalt Kaplama: Özellikle su izolasyonu zayıf yapılarda, yağmur ve kar suyunun sızması nedeniyle donatılarda korozyon ve beton örtüsünde bozulma görülür.
Derz Sistemleri: Hareketli bağlantı noktalarının her 10-15 yılda bir değiştirilmesi gerekir. Kalitesiz derz sistemleri bu süreyi 5 yıla kadar indirebilir.
Taşıyıcı Elemanlar: Prekast sistemlerde montaj hataları, uzun vadede oturma problemleri yaratabilir. Bunun önlenmesi için periyodik oturma ölçümleri yapılmalı ve gerekirse enjeksiyon yöntemleri ile zemin takviyesi sağlanmalıdır.
Bu kapsamda, tasarımın erken aşamasında önleyici bakım stratejileri geliştirilmesi, uzun vadede ciddi ekonomik tasarruf sağlar. Örneğin, otoyol bakım istatistiklerine göre zamanında yapılan derz değişimi, köprü başına yıllık bakım maliyetini %25 azaltmaktadır (Karayolları Genel Müdürlüğü, 2022).
5. Performansa Dayalı Yaklaşımla Entegre Tasarım Modeli Önerisi
Köprülü kavşak tasarımlarında geleneksel yöntemlerin sınırları, hem yapısal hem de trafik performansı açısından giderek daha belirgin hale gelmektedir. Bu nedenle, performansa dayalı bir tasarım yaklaşımının benimsenmesi, özellikle büyükşehirlerdeki kritik kavşaklarda kaçınılmaz bir gereklilik haline gelmiştir.
5.1. Yapısal ve İşlevsel Performans Kriterlerinin Birlikte Ele Alınması
Performansa dayalı tasarım, yalnızca yapının göçmeme kriterini değil, aynı zamanda işlevselliğini sürdürebilmesini de hedefler. Bu bakış açısı, köprülü kavşaklar için üç temel performans seviyesini ön plana çıkarır:
Tam İşlevsellik (TI): Deprem sonrası hemen trafiğe açılabilirlik
Kısıtlı İşlevsellik (KI): Yapısal hasar yok, ancak yüzey bozulmaları nedeniyle sınırlı trafik
Kritik Hasar (KH): Trafiğe kapalı, yapısal müdahale gerekli
Bu performans seviyeleri, tasarım spektrumlarının yeniden yorumlanmasını ve hem statik hem de dinamik analizlerde bu hedeflere yönelik kararların alınmasını zorunlu kılar.
5.2. Uygulama Örneği: Hibrit Modelli Kavşak Tasarımı
Yeni nesil kavşaklarda önerilen hibrit modelde şu unsurlar entegre edilmelidir:
Yüksek Sünekliğe Sahip Taşıyıcı Sistemler: Özellikle deprem anında rijit diyafram etkisi oluşturan, yüksek sünek betonarme çerçeve + çelik eğik kolon kombinasyonları
Trafik Konforu Odaklı Derz ve Kaplama Detayları: Modüler elastomerik derz + polimer modifiye asfalt kullanımı
Titreşim Sönümleyici Elemanlar: Özellikle köprülerin bağlantı noktalarında viskoz sönümleyici sistemlerin entegrasyonu
Sensör Tabanlı Yapı İzleme Sistemleri: Sürekli veri üreten ivmeölçer, çatlak genişlik sensörü ve sıcaklık-nem probu entegrasyonu ile bakım planlamasında karar destek mekanizması
Bu entegre model, özellikle İstanbul, Ankara, İzmir gibi büyükşehirlerde, günlük 100.000+ araç trafiğine maruz kalan ana arterlerde uygulanabilirliği yüksek, uzun vadeli bir çözüm sunmaktadır.
5.3. Politika ve Yönetmelik Önerileri
Tüm bu yaklaşımların sahada karşılık bulabilmesi için, Türkiye’de mevcut standartlara entegre edilmesi gereken bazı değişiklikler şunlardır:
Karayolları Köprü Yönetmeliği’ne Performans Temelli Tasarım Bölümü Eklenmeli
TBDY 2018 ile Uyumlu Olarak Köprülü Kavşaklar İçin Nonlineer Zaman Tanım Alanı Analizi Zorunlu Hale Getirilmeli
Kamu-Özel Ortaklığı (PPP) Modellerinde Yaşam Döngüsü Maliyeti Zorunlu Değerlendirme Kriteri Olmalı
Bu yönde atılacak adımlar, hem mühendislik disiplininin gelişimini destekleyecek hem de kullanıcı güvenliği ve kamu mali kaynaklarının verimli kullanımına katkı sağlayacaktır.
Sonuç
Bu makalede, köprülü kavşak tasarımlarında trafik güvenliği ve yapısal dayanım arasında ortaya çıkan gerilimin teknik, işlevsel ve ekonomik boyutlarıyla ele alındığı bir analiz sunulmuştur. Performansa dayalı tasarım yaklaşımının, sadece mühendislik hesaplarını değil, yaşam güvenliğini, bakım ekonomisini ve kullanıcı deneyimini bütüncül bir sistem içerisinde ele alması gerektiği vurgulanmıştır.
Kent içi ulaşım yapılarının geleceği, klasik hesap kabullerini aşan, disiplinler arası bir tasarım zihniyetiyle şekillenecektir. Bu nedenle, mühendislik dünyasının artık yalnızca yük taşıyan değil, risk yöneten, performansı izleyen ve kullanıcıya hizmet eden yapılar üretmesi kaçınılmazdır.
Kaynakça (APA 7)
Karayolları Genel Müdürlüğü. (2022). Köprü bakım istatistik raporu. https://kgm.gov.tr
FHWA. (2020). Bridge Performance Metrics for Decision Making. Federal Highway Administration, U.S. Department of Transportation.
Caltrans. (2021). Seismic Design Criteria for Bridges. California Department of Transportation.
TBDY. (2018). Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği. T.C. Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı.
Akgöz, Y. & Civalek, Ö. (2019). Köprü mühendisliğinde güncel eğilimler. İnşaat Mühendisliği Dergisi, 68(4), 55-67.
✍️
Erhan Baytak, Yüksek İnşaat Mühendisi, [2025]
