GPR ve yapay zeka derin ağ yöntemleri ile yapı kolonu beton-metal donatılarının kestirimi

Abstract

Tez çalışmasının amacı, yer radarı (GPR) yöntemi ile bina kolonlarının iç özellikleri olan metal donatı örüntülerinin, metal tipinin, konum ve kalınlıklarının, betonun durumunun belirlenebilirliğinin yapay zekâ derin ağ kestirim yöntemi ile ortaya koyabilmektir. Amacı gerçekleştirmeye yönelik üç aşamalı çalışma gerçekleştirilmiştir. İlk olarak yapı kolonlarının iç yapısını ve donatı örüntülerini yer radarı (GPR) yöntemiyle incelemede ve yorumlamada kullanılabilecek iki boyutlu (2B) demir ve çelik donatı modelleri oluşturulmuştur. Beton ve metal donatıları içeren yapı kolon modelleri basitten karmaşığa doğru gruplandırılmıştır. Yapı kolon modellerini oluştururken farklı sayıda ve kalınlıkta düşey ve yatay metal çubuk donatılar tasarlanmış, ardından betonarme ortamın dielektrik geçirgenlik (permittivity) değeri değişimi ile metal türünü, donatı karmaşıklığını, kalınlığını kümeleyerek kolon beton-metal donatı modelleri ve grupları oluşturulmuştur. Metal türü olarak demir ve çelik çubuklar kullanılmıştır. Metal donatıyı çevreleyen beton ortam için genel olarak sabit bir dielektrik geçirgenlik değeri kullanılmış olup son grup modellerde betonun içinde boşluk ve zayıf bölgeler gibi bozucu unsurların eklenmesi ile son olarak korozyonlu modeller oluşturulmuştur. Kolon beton-donatı model boyutları 1,30x0,75 m ile sabit tutulmuştur. İkinci aşamada modellere ait zaman ortamında sonlu farklar yaklaşımıyla iki boyutlu (2B) radargram hesaplamaları (radargram modelleme, GPR dalga alanı kesiti, GPR profil kesiti) gerçekleştirilmiştir. Hesaplamalarda 1200 MHz yüksek frekanslı kapalı anten kullanılmıştır. Profiller kolon ön cephesi üzerinde uzun eksen üzerinde aşağıdan yukarıya doğru oluşturulmuş ve 0.01m aralıklarla konuşlandırılan antenlerden kolon içine kaynak dalgacığının gönderilmesi ve kolon arka sınırından geri yansıyan dalgaları da kapsayacak şekilde her bir GPR izi hesaplanmıştır. Üçüncü aşamada yapay zekâ ağ tasarımı geliştirerek yapı kolon-donatı modelinin elde edilmesi için konvolüsyonel yöntem olan otomatik kodlayıcılar (autoencoder) tercih edilmiş, eğitim, test ve doğrulama aşamaları uygulanmıştır. Yapay zekâ ağ tasarımı ile model kestirim ilksel sonuçlarına göre, oluşturduğumuz kolon-donatı modeli ile ağ tasarımının sonuçlarının büyük bir uyum gösterdiği, ancak korozyonlu beton-donatı modellerinin çok sayıda artırılarak ağ tasarımının daha da geliştirilmesi ile uyumun daha da artış gösterebileceği belirlenmiştir. Ağ tasarımı kestirim sonuçlarında donatıdaki yatay ve düşey metal sayılarının ve konumlarının oldukça iyi sağlandığı, kalınlıklarının kestiriminde biraz sapmalar olduğu gözlenmiştir. Korozyonlu beton-donatı modellerinin artırılarak ve ağ tasarımınında yeni eklemeler ile kestirim sonuçlarının daha da iyileştirilmesi gelecek hedeflerimizi kapsamaktadır. Modelleri oluşturma ve ağ tasarımı çalışmalarında PYTHON yazılımı, modelleme çalışmalarında gprMax açık kaynak yazılımı kullanılmıştır. Tez çalışması, GPR yöntemi ve yapay zekâ ağ tasarımı ile yapı kolonları-donatı modelinin belirlenmesi kapsamında yapılmış ilk çalışmadır.