Yatay Kurb Hesabı
Yatay kurb (yatay kurva), iki doğru güzergah arasındaki geometrik geçiş elemanıdır. Karayolu tasarımında yatay kurblar; dairesel kurb, geçiş eğrisi (klotoid) ve dever uygulamalarını kapsar....
PC/PI/PT elemanları, temel bağıntılar, offset kontrolü, minimum yarıçap ve saha aplikasyon sırası tek görselde.
1. Yatay Kurb Geometrisi
Yatay kurb, plan görünüşünde iki teğetin (doğru güzergahın) belirlenen bir yarıçaplı dairesel yay ile birleştirilmesinden oluşur. Kurb geometrisini tanımlayan temel noktalar aşağıdaki tabloda verilmiştir.
PC (kurb başı), PI (teğet kesim noktası), PT (kurb sonu) ve temel geometrik büyüklükler.
Tablo 1: Yatay Kurb Geometrisi
| Sembol | Tanım | Birim |
|---|---|---|
| PC / TB | Teğet–Kurb Başlangıç Noktası (Point of Curvature) | — |
| PI / TN | Teğetlerin Kesim Noktası (Point of Intersection) | — |
| PT / KT | Kurb–Teğet Bitiş Noktası (Point of Tangency) | — |
| Kurb yarıçapı (yay yarıçapı) | m | |
| Dönüş açısı (defleksiyon açısı) | derece | |
| Teğet uzunluğu | m | |
| Yay uzunluğu | m | |
| Dış mesafe (External Distance) | m | |
| Orta ordinat | m | |
| Kiriş uzunluğu (Long Chord) | m |
1.1 Temel Geometrik Formüller
Yatay kurb hesabında kullanılan ana formüller aşağıda verilmektedir. Her formül, iki teğetle oluşturulan dairesel yayın geometrik özelliklerini tarif eder.
Teğet uzunluğu — PI'dan PC ve PT'ye mesafe:
Yay uzunluğu — PC ile PT arasındaki yol mesafesi:
Dış mesafe — PI ile yay orta noktası arasındaki mesafe:
Orta ordinat — kiriş ile yay arasındaki en büyük mesafe:
Kiriş uzunluğu — PC ile PT arasındaki doğru mesafe:
Saha Notu: Türkiye'de KGM aplikasyon mühendisleri genellikle teğet uzunluğu ve yay uzunluğu 'yi en sık kullanan parametrelerdir. değerinin arazide işaretlenmesi için PI noktasının koordinat sistemine (ITRF96 / TM30) dönüştürülmesi zorunludur. KM (kilometre taşı) noktaları yay uzunluğu üzerinden hesaplanır, kiriş üzerinden değil.
2. Minimum Kurb Yarıçapı
2.1 Yol Sınıfı ve Tasarım Hızı
Minimum kurb yarıçapının doğru belirlenmesi için önce yol sınıfı ve buna karşılık gelen tasarım hızı KGM tablosundan okunmalıdır.
Tablo 2: Yol Sınıfı ve Tasarım Hızı
| Yol Sınıfı | Düz Arazi | Dalgalı Arazi | Dağlık Arazi |
|---|---|---|---|
| Çok Şeritli | 100 / 90 | 90 / 80 | 80 / 60 |
| İki Şeritli — 1. Sınıf | 100 / 80 | 80 / 70 | 70 / 60 |
| İki Şeritli — 2. Sınıf | 80 / 70 | 70 / 60 | 60 / 40 |
| İki Şeritli — 3. Sınıf | 70 / 60 | 60 / 50 | 50 / 30 |
| İki Şeritli — 4. Sınıf | 50 / 40 | 40 / 30 | 30 / 20 |
Not: Her hücrede iki değer (Vt maks / Vt min) verilmiştir.
2.2 Merkez Kaç Kuvveti ve Temel Formül
Aracın kurba girerken merkez kaç etkisiyle dengelenmesi gerekir. Dever () ve yanal sürtünme () birlikte bu kuvveti karşılar:
Bu denklemden minimum kurb yarıçapı doğrudan elde edilir:
Değişken tanımları:
- = dever (superelevation) oranı (m/m veya %)
- = yanal kayma sürtünme katsayısı
- = tasarım hızı (km/saat)
- = kurb yarıçapı (m)
Tablo 3: Merkez Kaç Kuvveti ve Temel Formül
| Tasarım Hızı (km/saat) | (m) | |
|---|---|---|
| 40 | 0,23 | 42 |
| 60 | 0,17 | 130 |
| 80 | 0,14 | 240 |
| 100 | 0,12 | 400 |
| 120 | 0,10 | 670 |
| 140 | 0,08 | 980 |
Saha Notu: KGM koşullarında (normal koşullar) ve (kentsel yollar). Dağlık arazide don-çözülme dönemlerinde zemin dayanımı düşeceğinden fiili değerleri teorik değerlerin %10–15 altına inebilir. Erzurum, Kars ve Ağrı gibi don derinliğinin 2,96–3,06 m'ye ulaştığı bölgelerde kaplama deformasyonuna bağlı sürtünme katsayısı değişimleri dikkate alınmalıdır.
Dikkat: değerinin sabit alınması (örneğin her hız için kullanmak) yanlış sonucu verir. Her tasarım hızı kademesi için KGM/AASHTO tablosundan doğru değeri okunmalıdır.
3. Dever Hesabı
Dever, aracın yanal kayma yapmadan kurba girmesini sağlayan enine eğimdir. Gereken dever oranı şu formülle hesaplanır:
Türkiye'de geçerli sınır değerler:
- — normal koşullar (kırsal yollar)
- — kentsel alanlar
3.1 Dever Geliştirme Uzunluğu
Düz yoldan tam devere geçiş ani yapılamaz; belirli bir uzunluk boyunca kademeli olarak uygulanır. Bu uzunluk olan tam dever geliştirme uzunluğu , göreli eğim değişim oranına bağlıdır:
Değişken tanımları:
- = şerit genişliği (m)
- = döndürülen şerit sayısı
- = tam dever oranı
- = maksimum göreli eğim değişim oranı
Tablo 4: Dever Geliştirme Uzunluğu
| Tasarım Hızı (km/saat) | (m/m / m) |
|---|---|
| 40 | 0,0200 |
| 60 | 0,0167 |
| 80 | 0,0143 |
| 100 | 0,0125 |
| 120 | 0,0111 |
| 140 | 0,0100 |
Normal çatı kesitinden tam devere geçiş; ters çatı (adverse crown) önce kaldırılır, ardından dever kademeli olarak artırılır.
Saha Notu: Türkiye'de dever değişimi genellikle geçiş eğrisi (klotoid) uzunluğu içinde tamamlanır. Klotoidsiz kurblarda dever değişiminin %60–70'i kurb öncesi teğet kesiminde uygulanması zorunludur (KGM Karayolu Tasarım El Kitabı Bölüm 4).
Dikkat: Dever geliştirme uzunluğunun yetersiz bırakılması, taşıtların dever tamamlanmadan kurba girmesiyle sonuçlanır ve devrilme riskini artırır.
4. Geçiş Eğrisi — Klotoid
4.1 Klotoid Temel Özelliği
Klotoid, eğriliğin sıfırdan başlayarak lineer olarak arttığı bir geçiş eğrisidir; bu özellik sürücünün direksiyonu sabit bir hızla çevirmesiyle karşılık gelir. Klotoid parametresi ile tanımlanan eğrinin herhangi bir noktasındaki eğrilik yarıçapı ve boyu arasındaki temel ilişki:
TS–SC–CS–ST noktaları ve klotoid elemanları: spiral açısı (), kurp kayması (), toplam teğet () ve dış mesafe ().
4.2 Klotoid Elemanları
Klotoid açısı (radyan cinsinden) ve kartezyen koordinatlar , :
Kaydırma noktası koordinatları ve kurp kayması:
4.3 Geçiş Eğrisi Uzunluğu
Sademe (jerk) ivme değişim hızı yöntemiyle gerekli minimum geçiş eğrisi uzunluğu:
Değişken tanımları:
- — KGM standardı (maksimum izin verilen sademe)
Hesaplama kolaylığı için kabul edilirse:
4.4 Klotoid Parametresinin Seçim Kriterleri
Optik uygunluk koşulu — yolun görsel süreklilik kazanması için:
Dinamik koşul — sürücünün direksiyon hızına bağlı minimum:
Dever uygunluk koşulu — platform genişliği olmak üzere:
Seçilen değerinden geçiş eğrisi uzunluğu:
Saha Notu: Türkiye'de şehir içi yollarda ile arasına girmek görsel konfor ve sürüş kalitesi açısından önerilmektedir. Anadolu otoyollarında (Bolu Dağı Tüneli yaklaşımları gibi) koşulunun sağlanması zorunludur.
Dikkat: seçilmesi sürücüde ani eğrilik değişimi hissi yaratır; seçilmesi geçiş eğrisinin dairesel kurbdan uzun olmasına neden olur.
4.5 Geçiş Eğrisi Uygulanmayacak Durumlar
KGM kriterine göre (V: km/saat) olduğunda geçiş eğrisi zorunlu değildir. Ayrıca dönüş açısı olan kurblarda geçiş eğrisi tasarımına ihtiyaç yoktur.
5. Genişleme — Ek Genişlik
Araç kurba girdiğinde iç ve dış tekerlekler farklı yarıçaplar çizer; bu nedenle düz kesitteki şerit genişliği yeterli olmaz. Gerekli ek genişlik:
Değişken tanımları:
- = şerit sayısı
- = araç genişliği (m)
- = kurb yarıçapı (m)
- = tasarım hızı (km/saat)
KGM tasarım taşıtı genişliği: m (Karayolları Trafik Yönetmeliği Madde 128). m olan kurblarda ek genişlik hesabı ihmal edilmemelidir.
Saha Notu: TIR/kamyon ağırlıklı yollarda m yerine taşıma aracının gerçek genişliği alınmalıdır (azami m frigorifik araçlar için). Ek genişlik yolun iç şeridine uygulanır.
6. Görüş Mesafesi Yatay Kurblarda
6.1 Duruş Görüş Mesafesi
Yatay kurb içindeki görüş mesafesini kontrol etmek için önce duruş görüş mesafesi (DGM) hesaplanır:
Değişken tanımları:
- = reaksiyon süresi = 2,5 s (KGM standardı)
- = boyuna eğim (%; iniş için −, çıkış için +)
Tablo 5: Duruş Görüş Mesafesi
| Tasarım Hızı (km/saat) | DGM (m) — düz yol, kuru |
|---|---|
| 60 | 85 |
| 80 | 130 |
| 100 | 185 |
| 120 | 250 |
6.2 Orta Ordinat — Engel Uzaklığı Kontrolü
Yatay kurb içinde görüş mesafesini kısıtlayan engellerin (şev, ağaç, bariyer) yol ekseninden uzaklığı şu formülle hesaplanır:
Değişken tanımları:
- = gerekli görüş mesafesi (m)
- = engelin yol ekseninden uzaklığı (m)
- = kurb yarıçapı (m)
Gerekli orta ordinat ; mevcut engel mesafesi 'den büyük olmalıdır.
İç şerit merkezi boyunca görüş doğrusu ve engel konumu; görüş mesafesi yeterliliği orta ordinat kontrolüyle doğrulanır.
Dikkat: Kurb içinde değerinden daha yakın engel (şev, kazı yüzü, refüj bariyeri, ağaç) bulunması görüş mesafesini yetersiz kılar. Bu durumda ya engel kaldırılmalı ya da artırılmalıdır.
Saha Notu: Türkiye'de dağlık güzergahlarda kaya şevi yüzeylerinin yol kenarına yakın olduğu kesitlerde kontrolü ihmal edilmektedir. KGM Karayolu Tasarım El Kitabı Bölüm 3'e göre görüş mesafesi her kurb kesitinde enkesit çizimiyle doğrulanmalıdır.
7. Yönetmelik Referansları
Tablo 6: Yönetmelik Referansları
| Referans | Konu | Madde/Bölüm | Öncelik |
|---|---|---|---|
| KGM Karayolu Tasarım El Kitabı | Yatay kurb, dever, geçiş eğrisi | Bölüm 2–4 | yüksek |
| TS 10839:1993 | Karayolu geometrik standartları | Yatay kurp gereksinimleri | yüksek |
| AASHTO Green Book 2018 (7. baskı) | Yatay hizalama, minimum yarıçap | Bölüm 3, Tablo 3-7 | orta |
| KGM Teknik Şartnamesi | Güzergah tasarım standartları | Bölüm 1, Yatay Kurplar | yüksek |
| Karayolları Trafik Yönetmeliği | Araç boyutları | Madde 128 | orta |
| TS EN 1317:2010 | Yol güvenliği donanımları | Kurb güvenlik bariyer ilişkisi | düşük |
| KGM TCG 2012 | Tasarım kontrol kriterleri | Yatay kurp kontrol çizelgesi | orta |
8. Türkiye Saha Koşulları ve Özel Durumlar
8.1 Coğrafi ve İklim Koşulları
Türkiye'nin farklı bölgelerinde yatay kurb tasarımını etkileyen başlıca coğrafi faktörler şöyle özetlenebilir:
Tablo 7: Coğrafi ve İklim Koşulları
| Bölge | Don Derinliği (m) | Tasarım Etkisi |
|---|---|---|
| Ege ve Akdeniz kıyıları | 0,40–0,60 | Düşük etkili; katsayısı kararlı |
| Marmara, Batı Karadeniz | 0,60–0,90 | Ilıman; standart değerleri geçerli |
| İç Anadolu (Kütahya, Eskişehir) | 1,10–1,50 | Yüksek don etkisi; değeri düşüş riski |
| Doğu Anadolu (Erzurum, Ağrı) | 2,96–3,06 | Kritik don; daha güvenli aralıkta seçilmeli |
8.2 Deprem Etkisi
Yatay kurb hesabı doğrudan deprem yönetmeliğiyle ilişkilendirilmemekle birlikte, TBDY 2018 kapsamında yol yamaç şevleri, istinat yapıları ve köprü yaklaşım rampaları deprem etkisiyle tasarlanmalıdır. Zemin ivme katsayısı ve değerleri, kurb yakınındaki şev ve dolgu stabilitesi kontrolünde kullanılır (TBDY 2018 Madde 3.3.1).
8.3 Yasal Zorunluluklar
- 3194 İmar Kanunu — Karayolu koridor mesafeleri ve imar planı değişiklikleri
- 4708 Yapı Denetimi Kanunu — Mühendislik hesaplarının yapı denetim kuruluşlarınca onaylanması
- 6331 İSG Kanunu — Şantiye aşamasında kurb aplikasyonunda çalışan güvenliği
9. Örnek Problemler
Problem 1 — Kolay
Veriler:
- PI kesişim noktası: 180+00
- Dönüş açısı:
- Kurb yarıçapı: m
İstenen: , , , değerleri ve PC, PT istasyon numaraları.
Çözüm:
Adım 1 — Teğet uzunluğu :
Adım 2 — Kiriş uzunluğu :
Adım 3 — Orta ordinat :
Adım 4 — Dış mesafe :
Adım 5 — Yay uzunluğu :
Adım 6 — PC ve PT istasyon numaraları:
- PC = PI − T = 18000 − 107,99 = 17892,01 m = 178+92.01
- PT = PC + L = 17892,01 + 211,09 = 18103,10 m = 181+03.10
Sonuç: m; m; m; m; m; PC = 178+92.01; PT = 181+03.10
Kontrol: → m ✓
PC noktasına erişilemeyen durumlarda yardımcı , noktaları ve açısından faydalanılarak aplikasyon yapılır.
Problem 2 — Orta
Veriler:
- PI noktası: 6+000 (6000 m)
- Dönüş açısı:
- Dairesel kurb yarıçapı: m
- Klotoid geçiş eğrisi uzunluğu: m
İstenen: Sademe kontrolü, klotoid parametresi, KGM uygunluk kontrolü, istasyon numaraları.
Çözüm:
Adım 1 — Klotoid parametresi :
Adım 2 — Optik uygunluk kontrolü:
Adım 3 — Spiral açısı :
Adım 4 — Dairesel kurb merkez açısı :
Adım 5 — Dairesel kurb uzunluğu :
Adım 6 — Kurp kayması :
Adım 7 — Toplam teğet uzunluğu :
Adım 8 — İstasyon numaraları:
- TS = PI − = 6000 − 155 = 5+845
- SC = TS + = 5845 + 90 = 5+935
- CS = SC + = 5935 + 119,4 ≈ 6+055
- ST = CS + = 6055 + 90 = 6+145
Adım 9 — KGM tasarım hızı uygunluk kontrolü ( km/saat, m, ):
m m → KGM koşullarına uygun ✓
Sonuç: m; m; TS = 5+845; SC = 5+935; CS = 6+055; ST = 6+145
Problem 3 — Zor
Senaryo: km/saat hızla tasarlanan bir devlet yolunda m yarıçaplı yatay kurb mevcuttur. Kurb içinde yol kenarından 6,5 m uzaklıkta sürekli bir kaya şevi bulunmaktadır. Şerit genişliği m; görüş noktası şerit merkezi üzerindedir.
İstenen: a) m için minimum DGM; b) Gerekli orta ordinat ; c) Kaya şevinin görüş mesafesini kısıtlayıp kısıtlamadığının kontrolü; d) kontrolü.
Çözüm:
Adım 1 — kontrolü ( km/saat, , ):
m m → uygun ✓
Adım 2 — Minimum DGM ( km/saat):
- Reaksiyon uzunluğu: m
- Fren uzunluğu (, ): m
(AASHTO Green Book 2018 Tablo 3-1: V = 100 km/saat için standart DGM = 185 m)
Adım 3 — Gerekli orta ordinat ( m):
Adım 4 — Mevcut engel mesafesinin kontrolü:
- Mevcut engel mesafesi: m
- Gerekli: m m → Görüş mesafesi yetersiz!
Adım 5 — Öneriler:
Seçenek A: Kaya şevini 9,50 m'ye çekmek (kazı)
Seçenek B: m ile kontrol:
m için engel yeterlidir ancak m m olduğundan bu durum standartları karşılamaz. Hız limiti düşürülmeli veya engel kaldırılmalıdır.
Sonuç:
- m → m uygun ✓
- Gerekli orta ordinat: m
- Mevcut engel mesafesi m m → engel kaldırılmalı veya hız limiti düşürülmeli
10. Parametre Tablosu — Özet
Tablo 8: Parametre Tablosu — Özet
| Parametre | Sembol | Tipik Değer/Aralık | Birim | Kaynak |
|---|---|---|---|---|
| Kurb yarıçapı | 42–2000 | m | Tasarım hızına göre KGM | |
| Minimum kurb yarıçapı | Tablo 3 | m | KGM El Kitabı; AASHTO | |
| Dönüş açısı | 5–180 | derece | Proje değeri | |
| Dever oranı (normal) | 0–0,08 | m/m | KGM | |
| Dever oranı (kentsel) | 0–0,06 | m/m | KGM | |
| Yanal sürtünme katsayısı | 0,08–0,23 | — | AASHTO Tablo 3-7 | |
| Tasarım hızı | 40–140 | km/saat | KGM Tablo 2.3 | |
| Teğet uzunluğu | m | Formül | ||
| Yay uzunluğu | m | Formül | ||
| Klotoid parametresi | m | KGM optik uygunluk | ||
| Geçiş eğrisi uzunluğu | m | Klotoid | ||
| Sademe değeri | ≤ 0,60 | m/s³ | KGM standardı | |
| Dever geliştirme uzunluğu | m | AASHTO/KGM | ||
| Ek genişlik | m | Dar kurblar ( m) | ||
| Minimum DGM | SSD | 85–300 | m | KGM/AASHTO hıza göre |
| Orta ordinat | m | Görüş mesafesi kontrolü |
11. Sık Yapılan Hatalar
-
Minimum yarıçapı aşağı yuvarlama: hesabı yapılıp daha küçük bir yarıçap seçilmesi merkez kaç kuvvetinin limitini aşmasına neden olur. Her zaman koşulunu sağlayın ve üste doğru yuvarlayın.
-
Klotoid parametresinin optik uygunluk koşulu dışında seçilmesi: seçilmesi sürücüde ani eğrilik değişimi hissi yaratır; ise geçiş eğrisinin dairesel kurbdan uzun olmasına neden olur. aralığını koruyun; dinamik koşulda de sağlanmalıdır.
-
Dever uygulamasında dönüş yönünün karıştırılması: S-kurbu (ters kurb) dever geçişinin yeterli uzunlukta yapılmaması veya yanlış yönde uygulanması. Her kurb için bağımsız hesaplanmalı; S-kurbunda iki kurbun dever değişim bölgelerinin örtüşmemesi kontrol edilmeli.
-
Geçiş eğrisi uzunluğunun yalnızca dever kriterinden belirlenmesi: Sademe kontrolü atlandığında yolcularda rahatsız edici dikey ivme oluşur. sademe formülünden elde edilen değer ile dever geliştirme uzunluğunun büyüğünü seçin.
-
Ek genişlik hesabının ihmal edilmesi: m olan kurblarda geniş araç (kamyon, TIR) için şerit genişliği yetersiz kalabilir. formülünü uygulayın.
-
Küçük dönüş açısında geçiş eğrisi gerekliliğini kontrol etmemek: KGM'ye göre durumunda geçiş eğrisi zorunlu değildir. olan kurblarda da geçiş eğrisi gerekmez.
Kaynakça
- İlgili Türk Standartları (TS) ve Avrupa Normları (EN)
- TBDY 2018 — Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği
- İlgili ders kitapları ve teknik kaynaklar
Not: Bu makale eğitim amaçlıdır. Projelerde güncel yönetmelik ve standartlara başvurunuz.
Kaynaklar
- KGM Karayolu Tasarım El Kitabı — KGM — Karayolları Genel Müdürlüğü. https://www.kgm.gov.tr
- TS 10839:1993 — TSE — Türk Standardları Enstitüsü. https://www.tse.org.tr
- AASHTO Green Book 2018.
- KGM Teknik Şartnamesi — KGM — Karayolları Genel Müdürlüğü. https://www.kgm.gov.tr
- Karayolları Trafik Yönetmeliği — KGM — Karayolları Genel Müdürlüğü. https://www.kgm.gov.tr
Önemli Mühendislik Uyarısı: Bu içerik yalnızca bilgilendirme amaçlıdır; nihai tasarım, hesap ve uygulama kararları, güncel yönetmelikler ile proje koşulları çerçevesinde yetkili bir inşaat mühendisinin denetiminde alınmalıdır. Sayısal örnekler ve formüller genel mühendislik pratiğini yansıtır; her projenin kendine özgü zemin, yük ve çevre koşulları proje müellifince ayrıca değerlendirilmelidir.