Köprü Yapısal Güvenliği İzlenmesinde Ultrasonik Yöntem

Betonarme yapılar önemli yüklere maruz kalmaktadır. Bu yapılar yüksek hızlı yük trenlerinin ağırlığına, titreşimlerine ve yüksek binalara etki eden kuvvetlere dayanmalıdır. Bu nedenle, tüm yapıyı düzenli olarak denetlemek ve yapı malzemesinin durumunu değerlendirmek çok önemlidir.
Şimdiye kadar, izleme zaman alıcı, emek yoğun ve maliyetli olan karmaşık malzeme testlerine dayanıyordu. Örneğin, denetçiler genellikle boşlukları kontrol etmek için çekiçlerle vurarak köprüleri kontrol ediyor ve bu da köprülerin geçici olarak kapatılmasını gerektirebiliyor. Bu düzenli testlere rağmen, Dresden’deki Carola Köprüsü’nün çökmesi gibi ciddi malzeme arızaları yaşanabiliyor.
Bu nedenle, ultrasonik test yöntemlerine ilişkin araştırmalar uzun zamandır devam ediyor. CoDA (Coda Waves Beton Hasar Değerlendirmesi) araştırma grubu ultrason tabanlı, son derece hassas koda dalgası interferometrisi (CWI) adlı yeni bir yöntem için ümit verici sonuçlar sundu.
Bu yöntem yalnızca yapıların seçici bir şekilde test edilmesini değil, aynı zamanda sürekli ve kapsamlı bir izleme yapılmasını da sağlar. Sonuç olarak, binalardaki kritik değişiklikler erken tespit edilebilir,kapanmaları veya acil tahliyeleri önlemek için zamanında önlemler alınabilir.
Gerçek koşullar altında ölçümler
CWI, özellikle beton ve ön gerilimli beton bileşenleri için uygun olan malzeme değişikliklerini izlemek ve analiz etmek için bir yöntemdir. Malzeme yapısındaki çok küçük değişiklikleri tespit etmek için ultrasonik dalgalar kullanır. Bu teknik, özellikle aşırı gerilme durumlarını ve olası hasarı erken bir aşamada tespit etmek için faydalıdır.
Münih Teknik Üniversitesi (TUM), Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Ruhr-Universität Bochum (RUB) ve Bochum Uygulamalı Bilimler Üniversitesinden (BO) araştırmacılardan oluşan CoDA araştırma grubu (DFG FOR 2825), şu anda iki yapı üzerinde uzun süreli testlerde betonarme yapıların izlenmesi için CWI uygulamasını test ediyor.
2021’den beri araştırmacılar, Ulm ve Neu-Ulm arasında 96 metre uzunluğunda olan Gänstor Köprüsü’nün durumunu değerlendirmek için ultrasonik sensörler kullanıyor. 2022’de ayrıca, sensörlerin yukarıdaki tramvay trafiğinin tavana uyguladığı yükü izlediği Münih’teki Scheidplatz metro istasyonunda ölçümler başladı.
Gänstor Köprüsü ile ilgili devam eden araştırmalardan elde edilen iş birlikli çabalar ve bulgular, 21 Kasım’da TUM’da düzenlenen Tuna Havzası’ndaki Köprüler Uluslararası Konferansı’nda (ICBDB 2024) sunuldu.
Bilgisayar destekli modeller sensör sinyallerini yorumluyor
Sadece 75 milimetre uzunluğunda ve 20 milimetre çapında olan boru şeklindeki sensörler, üretim sırasında sondaj deliklerine veya doğrudan yapıların içine kalıcı olarak yerleştirilir. Sürekli olarak mevcut yük ve malzemedeki yaşa bağlı değişiklikler hakkında veri sağlarlar ancak, ultrasonik sensörlerden gelen sinyaller herhangi bir hasarın kapsamını veya tam yerini hemen ortaya çıkarmaz. Bir çeviri ve yorumlama sürecinden geçmeleri gerekir.
Makine öğrenimi ile birleştirildiğinde, ultrason verileri yorumlanarak farklı ölçeklerde sertlik gibi malzemelerin fiziksel özelliklerindeki değişiklikler ortaya çıkarılabilir. Bu yöntemler yalnızca hasarın kapsamını belirlemekle kalmaz, aynı zamanda yerini de belirleyebilir. Sensörlerden toplanan veriler bir sunucuya iletilir ve yapının uzaktan izlenmesini sağlar. Bu gelişme, gelecekte birden fazla yapının merkezi olarak izlenmesine olanak tanır.
Minimum müdahale ile kalıcı izleme
CoDA projesinin sözcüsü, TUM’da İnşaat Mühendisliği Malzeme ve Malzeme Testi Profesörü olan Christoph Gehlen, “Gerçek koşullar altında yaptığımız yıllarca süren testlerin sonuçları açıktır. CWI ölçüm yöntemini, sensörlerimizi ve karmaşık değerlendirme modellerimizi kullanarak gelecekte yapıda minimum müdahale ile büyük binaları bile izleyebileceğimiz ölçüde geliştirmeyi başardık. Burada belirleyici faktör, sıcaklık ve nem gibi dış etkenlerden sinyalleri değerlendirmek için çeşitli farklı faktörlere kadar her şeyi hesaba katan sistematik ve bütünsel yaklaşımımızdır.” dedi.

Kaynak: https://techxplore.com/news/2024-11-ultrasonic-method-aids-bridge-safety.html#google_vignette