Mühendislik yapılarındaki yapısal değişimlerin jeodezik yöntemlerle izlenmesi için yazılım tasarımı


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2017

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: YUNUS BOZDAĞ

Danışman: Ramazan Gürsel Hoşbaş

Özet:

İnsanoğlunun varoluşuyla başlayan, yaşam mücadelesinin büyük bir kısmı vahşi doğa şartlarıyla mücadele ile geçmiştir. Temel problemlerin çoğunluğu doğa şartları ya da barınma ihtiyacını karşılamakla ilgilidir. Barınma ihtiyacını gidermek için ilk başlarda mağaralarda ve kulübelerde yaşayan insanoğlu ilerleyen dönemlerde bilgi birikimiyle; farklı tekniklerle yapılar inşa etmişlerdir. Taş işçiliğinin gelişmesiyle taştan, marangozluğun gelişmesiyle ahşap, gelişen bilim ve teknolojiyle birlikte günümüzde ise betonarme yapılar üretmeye başlamışlardır. Çok geçmeden farklı nedenlerden ötürü yapı stokunda hasarlar meydana gelmiş hatta bazı yapılar yıkılmıştır. 1900’lü yılların başında, dünyada büyük yapıların artması ve bu yapılarda oluşan hasarların, yapıların yakın çevrelerinde de hasara neden olması sebebiyle oluşan deformasyonların izlenmesi gerekliliği ortaya çıkmıştır. Bu sebeple çeşitli deformasyon ölçme teknik ve yöntemleriyle verilerin değerlendirilmesine ilişkin yöntemler geliştirilmiştir. Fakat bu kez de süreçleri gerçekleştirecek niteliklere sahip yetişmiş kalifiye elemanların olmaması gibi bir sorun ile karşılaşılmıştır. Yapısal deformasyonların belirlenmesine yönelik gözlemlerin değerlendirilmesi başlı başına bir sorun iken bu gözlemlerin hangi kalitede elde edilmesini gerektiren, yapıdaki değişimlerin nitelik ve niceliklerinin bilinmesi de ayrı bir önem arz etmektedir. Bu durum ise hangi donanım ve ölçme yönteminin uygulanması gerektiği konusunda karar verici mekanizmalar ve xiii gözlemlerin değerlendirilmesine yönelik ne tür yazılımların kullanılması gerektiğine karar verilmesini önemli kılmaktadır. İşte bu gibi bilinmezlikler analiz sürecini iyiden iyiye karmaşıklaştırmaktadır. Sonuç olarak deformasyon ölçme ve değerlendirme sürecinin kaçınılmaz olarak bir otomatik sistem haline getirilmesi olgusuyla karşılaşılmaktadır. Bu tez kapsamında yukarıda bahsedilen otomasyonu sağlayacak tek ve iki boyutlu ağ dengelemesi hesabı ve bunlara bağlı olarak deformasyon analizi yapan yerli bir yazılım tasarlanması uygun görülmüştür. Tasarlanan programın üretilen ilk sürümünde Matlab yazılımı kullanılarak programlanmış ve bu yazılımın eldeki bilgisayar sistemini zorladığı görülmüştür. Mevcut bilgisayar donanımında değişiklik yapılamayacağına kanaat getirildiğinde ise kullanılan bilgisayarı zorlamayacağı düşünülen başka bir programlama dili olan C# yazılımı kullanılarak tekrardan tasarlanmıştır. Bu programın adına ise Jeodezik Ağlarda Dengeleme ve Deformasyon Analizi (J.A.D.D.A.) adı verilmiştir. Üretilen bu program kullanılarak Tarihi Davutpaşa Kışlasının 2011 ve 2017 yılları arasındaki hassas geometrik nivelman, hassas trigonometrik nivelman, yatay konum ağları verileri değerlendirilmiş ve yine bu programla yapısal deformasyonların analizi yapılmıştır. Hesaplamalar ve analizler neticesinde Matlab ve C# ortamında yazılan programların hemen hemen aynı sürede çözüm yaptıkları görülmüştür. Fakat C# ortamındaki sürümünün grafik gösterim sırasında sistemde donmalara neden olmadığı, program çalışırken bilgisayarda diğer işlemlerinde rahatlıkla yapılabildiği tespit edilmiştir. Netice olarak nokta sayısının 60 civarına kadar artması ile birlikte üretilen programın çalışma süresinin 3-4 dakikaya kadar uzadığı görülmüştür. Bağıl uydu konum belirleme tekniklerinden olan statik GPS ölçümleri ise jeodezik ağın mutlak konumundaki değişimlerin (deplasmanların) belirlenebilmesi için kullanılmıştır. GPS verilerinin değerlendirmesi ve uydu verileriyle deformasyon analizi yapabilecek bir programın tasarım ve yazılımının gerçekleştirilerek ülke çapında online olarak sunulmasının yararlı olacağı kanısına varılmıştır. Davutpaşa kışlası jeodezik kontrol ağında yapılan yersel ölçü çalışmalarında referans noktalarında ikisi hariç diğerlerinde alet sehpa üzerine kurulmasına karşın dengeleme sonrası nokta konum duyarlıklarının 5 mm civarında gerçekleştiği görülmüş, duvarlardaki obje noktalarında ise kağıt reflektör kullanılmasına bağlı olarak 10 mm ye kadar varan nokta konum duyarlıklarına ulaşılabildiği belirlenmiştir. Sabit noktaların yüksekliklerinin belirlenmesi için yapılan hassas geometrik nivelman gözlemleri ve obje noktalarının yüksekliklerinin belirlenmesinde kullanılan hassas trigonometrik nivelman yöntemi dikkate alınarak yapılan bütünleşik dengelemede referans noktalarının yükseklikleri için 0.7 mm obje noktaları için ise 2.5 mm düşey konum duyarlıkları elde edilmiştir. Bu veriler ışığında değerlendirilebilir nitelikte görülen ölçme dönemlerinden 2012-2016 sürecinde yapının A blok kısmının kışla avlusu yönünde 6-7 mm boyutlarında yer değiştirdiği aynı süreçte düşey yönde ise 1 cm civarında oturma olduğu gözlemlenmiştir. Gözlemlerin gerçekleştirilmesi sürecinde yapı çevresindeki yol çalışmaları, duvarlardaki alt sıralardaki obje noktalarını tanımlayan reflektörleri sökmeleri nokta değişimlerine neden olmuştur. Tabii ki deformasyonların düzenli izlenmesi amacıyla noktalar tekraren ihya edilmiş bu ise bazı dönemler arasında analiz sonuçlarında anlamlı nokta hareketleri olarak ortaya çıkmıştır. Bu durum değerlendirmede dikkate alınmıştır. Süreçteki bütün xiv olumsuzluklara karşın modern ölçme donanımlarından yararlanılarak ve verilerin değerlendirilmesinde geliştirilmiş yazılımlar aracılığıyla otomasyon sistemi oluşturularak tarihi eserlerdeki yapısal deformasyonların milimetreler mertebesinde bir doğrulukla belirlenmesinin mümkün olacağı kanaatine varılmıştır.