Orta Doğu Teknik Üniversitesi İnşaat Mühendisliği’nden mezun olduktan sonra yüksek lisans ve doktora çalışmalarını deprem ve yapı mühendisliği üzerine yapan Dr. Selim Günay, ABD Berkeley’de California Üniversitesi (UC)’nde deprem mühendisliği üzerine araştırmalar yapıyor. Şu anda UC Berkeley’deki Pacific Earthquake Engineering Research (PEER) adlı deprem mühendisliği araştırma merkezinde araştırmacı olarak çalışan Günay, aynı zamanda UC Berkeley ve San Francisco State (SFSU) üniversitelerinde yapı mühendisliği üzerine dersler veriyor.
Yakın zamanda deprem mühendisliğinde yapay zeka yöntemlerinin kullanımı ile ilgili çalışmalar yapmaya başlayan Dr. Günay, "Bu konuda yaptığımız çalışmalardan biri, Doğal Dil İşleme yöntemleri ile, depremlerden hemen sonra birkaç gün içinde, haber web sitelerindeki ve AFAD, ABD Jeolojik Araştırma (USGS) gibi kurumların web sitelerindeki bilgileri kullanarak, depremle ilgili ön raporun otomatik olarak hazırlanmasıdır. Bu konu ile yaptığımız diğer bir çalışma ise ilgili sosyal medya datalarını (örneğin twit) kullanarak, depremin sonuçları ile ilgili (normal şartlara dönüş zamanı gibi) bilgilerin otomatik olarak belirlenmesidir. Bu yöntemleri, 2019 ve 2020 yılında gerçekleşmiş olan çeşitli depremlere uyguladık. Bu konuda yapay zeka yöntemlerini kullanarak katkıda bulunduğum diğer bir çalışma ise, yapılardaki hasarın varlığı ve seviyesinin fotoğraflar kullanılarak otomatik olarak belirlenmesidir. Bu tip çalışmaların esas amacı günümüz teknolojilerini kullanarak daha sıradan olarak adlandırılabilecek işlemlerin bilgisayarlar ya da otomatik algoritmalar tarafından yapılması ve bu sayede mühendislerin zamanlarını daha fazla teknik bilginin yorumlanmasını gerektiren konularda kullanabilmelerini sağlamaktır. Örneğin bu şekilde, büyük bir depremden sonra elinde yüzlerce ya da binlerce hasar fotoğrafı bulunan bir mühendis bu fotoğraflardaki hasar varlığını ve seviyesini teker teker belirlemekle zaman harcayacağına, yapay zeka algoritması tarafından belirlenen hasar sonuçlarını kullanarak, hasarların ne tip nedenlerden kaynaklandığını, hâlihazırda kullanılan tasarım ve inşaat yöntemlerinin beklenilen şekilde çalışıp çalışmadığını, bu hasarlardan ne gibi dersler çıkarılabileceğini sistematik bir şekilde incelemek için daha fazla zamana sahip olabilir" diye konuşuyor.
"Hem yapı hem de yapıyı taşıyan zemin üç boyutlu olarak tıpkı gerçekte olduğu gibi bilgisayar ortamında modellenebilir ve olası hasar mekanizmaları incelenir"
Orta Doğu Teknik Üniversitesi İnşaat Mühendisliği’nden mezun olduktan sonra yüksek lisans ve doktora çalışmalarını ABD’deki Illinois Üniversitesi Urbana Champaign’de Geoteknik Mühendisliği üzerine tamamlayan Dr. Özgün Alp Numanoğlu, araştırmalarını sismik zemin-yapı etkileşiminin üç boyutlu modellemesi üzerine yaptı. Dr. Numanoğlu, ABD’de çeşitli federal enstitüler tarafından finansal destek sağlanan ve zeminlerin deprem anındaki davranışlarını inceleyen projelerde yer aldı. Şu anda lider bir küresel danışmalık şirketi olan Golder’da danışman mühendis olarak farklı boyutlu numerik modelleme ve simülasyonlar üzerinde çalışan Dr. Numanoğlu, Amerika İnşaat Mühendisleri Birliği (ASCE) üyesi.
Üç-boyutlu zemin-yapı etkileşimlerini modelleme teknikleri ve zemin özelliklerinin yapay zeka kullanılarak belirlenmesinin yakın gelecekte dünyanın birçok yerinde düzenli olarak kullanılmaya başlanacağını söyleyen Numanoğlu, şu bilgileri veriyor:
"Deprem anında gerçekleşebilecek en sıkıntılı durumlardan biri zemin sıvılaşmasıdır. Yeraltı suyunun yüzeye yakın olduğu kumlu zeminler deprem anında katı değil de sıvı gibi davranabilir. Böyle zeminlerin üzerine inşa edilen yapıların kendisi dayanıklı olsa bile, zemin sıvı gibi davrandığı ve zemin ile yapı arasında etkileşim olduğu için, bina belli bir miktarda zemine batabilir yahut bütün olarak yana devrilebilir. Böyle durumlar genelde deniz ve okyanus kıyısına yakın olan kumlu zeminlerde görülebilir. Bu gibi durumların belirlenebilmesi için yapıların ve zeminlerin deprem anında nasıl davranacağı matematiksel ve teorik olarak bilgisayar ortamında hesaplanabilir. Hem yapı hem de yapıyı taşıyan zemin üç boyutlu olarak tıpkı gerçekte olduğu gibi bilgisayar ortamında modellenebilir ve olası hasar mekanizmaları incelenir. Tabii teorik hesaplamaların geçerliliğinin olabilmesi için sonuçların çeşitli laboratuvar deneyleriyle karşılaştırılması ve desteklenmesi gerekir. Geçtiğimiz son 50 yılda bu tarz çalışmalar akademik ortamda, sınırlı sayıda modelleme ve laboratuvar testleriyle yapılıyordu. Çalışmaların sınırlı sayıda olmasının en büyük sebeplerinden biri üç boyutlu modellerin çok vakit alması, genelde yüksek performanslı, sadece araştırma ve geliştirme projelerinde kullanılabilen bilgisayarlara ihtiyaç duyulması ve yeterli sayıda laboratuvar testlerinin bulunmamasıydı. Böyle olunca da bu tarz çalışmalar sadece akademik çevreyle sınırlı kalıp güncel projelerde kullanılamıyordu. Örnek verecek olursak, bundan 10 yıl önce, zemin sıvılaşmasını incelemek için geliştirilen üç boyutlu bir model, zamanın şartlarına göre iyi denilebilecek bir bilgisayarda yaklaşık bir ay yahut daha fazla sürebilirdi. Bu modelin tek tip bina ve tek tip zemin için kullanılabileceğini ve gerçekte çeşitli zemin malzemeleri ve birçok tipte bina veya diğer yapılar (tünel, köprü, baraj) olduğunu düşünürsek, üç boyutlu modellerin pratikte çok da yaygın kullanılamadığını söyleyebiliriz. Ancak, geçtiğimiz birkaç yıl içerisinde endüstri odaklı yapılan çalışmalar sayesinde bu modeller artık hızlı, etkili ve uygulanabilir bir şekilde güncel problemleri çözmek için kullanılabilir durumda."
"Deprem mühendisliği alanında büyük çaplı veriler yapay öğrenme programları ile sistemli ve otomatik bir şekilde taranabilir durumda"
Bilgisayar bilimleri alanında kaydedilen gelişmelerin etkisini vurgulayan Numanoğlu,"Sayısal hesaplama metotlarının gerçekten iyi seviyelere getirilmesi sayesinde üç-boyutlu sismik simülasyon modelleri kişisel bilgisayarlarda sadece birkaç saat sürüyor. Bu nedenle daha çok sayıda model ve daha fazla deprem senaryosu üretilerek, hasar mekanizmaları daha detaylı incelenebilir. Buna ek olarak, deprem alanında araştırmaların yoğun yapıldığı birçok ülkede mühendislerin ulaşabileceği laboratuvar deneyleri ve deprem anında kaydedilen alan performansları için veri tabanları oluşturuluyor. Mühendislerin deprem simülasyonları için kullanabilecekleri büyük miktarda örnek veri var ve bu veriler çok sayıda model geliştirilmesinde kullanılabilir. İşte bu noktada yapay zeka ve yapay öğrenme programları çok değerli bir hal alıyor. Yapay öğrenme teknikleri hâlihazırda birçok mühendislik alanında büyük veri (big data) tespiti ve sınıflandırılması çalışmalarında çok başarılı bir şekilde kullanıldı. Deprem mühendisliği alanında da bahsettiğimiz büyük çaplı veriler yapay öğrenme programları ile sistemli ve otomatik bir şekilde taranabilir durumda. Son 10 yılda yapılan araştırmalar ve hazırlıklar, bu verilerin klasik ve manuel yöntemlerle tespit edilmesi zor zemin davranışlarının yapay zeka ile keşfedilmesinin ve matematiksel temsilinin daha verimli olabileceğini gösteriyor. Bu çalışmalar sayesinde, önümüzdeki yıllarda, mühendisler bireysel olarak tek tek incelenmesi zor olan test verilerini otomatik olarak inceleyebilecek, sonuçları bilgisayar modellerine matematiksel olarak aktarabilecek, çok sayıda analiz yapabilecek ve bu analizlerden gelen büyük verileri tekrar yapay zeka kullanarak sınıflandırıp, isleyebilecekler. Bununla birlikte deprem kuşağında yer alan çeşitli yapıların hangi zeminler üzerinde hangi deprem senaryolarında nasıl bir hasar görebileceği daha sistemli bir şekilde analiz edilip, yapılar buna göre projelendirilebilecek. Böylelikle hem daha dayanıklı hem de daha ekonomik yapı tasarımı sağlanabilir" diyor.
"Hibrit simülasyon çalışmaları Orta Doğu Teknik Üniversitesi’nde hâlihazırda yapılıyor"
Laboratuvar deneylerinin çok daha doğru ve gerçekçi sonuçlar verdiğini söyleyen Dr. Selim Günay, "Fakat dünyanın en büyük ve kapsamlı yapı laboratuvarlarında bile, yüksek bina ya da karayolu köprü modellerini birebir ölçekte test edebilmek mümkün değil. Benim üzerinde çalıştığım konulardan birisi, matematiksel modelleme ve laboratuvar deneylerini birleştirerek herhangi bir yapının birebir ölçekte simülasyonunun yapılmasına yönelik geliştirilmiş olan hibrit simülasyon yöntemi. Bu yöntemde, yapının bir kısmı matematiksel olarak modellenirken, diğer bir kısmı ise eş zamanlı olarak laboratuvarda test ediliyor. Örnek olarak bir karayolu köprüsünün hibrit simülasyonunu göz önüne alabiliriz. Bir karayolu köprüsünün düşey elemanları (kolonlar) yüksek şiddette bir depremde hasar görebilir ve bu hasar sonucu oluşabilecek elastik ötesi davranışın numerik olarak modellenmesi kolay değildir, bu nedenle köprü kolonlarının laboratuvarda test edilmesi gerekir. Bunun yanında, köprünün üstyapısı (kirişler, güverte gibi) hasar görmeyecek şekilde tasarlanır ve bu tip davranışın matematiksel modellenmesi doğru ve gerçekçi şekilde yapılabilir. Bu nedenle, bir karayolu köprüsünün birebir ölçekte hibrit simülasyonunu, köprünün kolonlarını laboratuvarda test ederken, köprü üstyapısını ve dayanaklarını matematiksel modelleme ile simüle ederek yapabiliriz. Bu örnekte olduğu gibi, bu yöntemin en önemlisi getirisi matematiksel modelleme ve deneysel yöntemlerin avantajlarını birleştirerek, yapı laboratuvarlarını en etkili ve ekonomik şekilde kullanıp, yapıların birebir ölçekte gerçekçi bir şekilde simülasyonunun yapılabilmesine olanak vermesidir. Bu tip hibrit simülasyon çalışmaları Türkiye’de birkaç üniversitede, örneğin Orta Doğu Teknik Üniversitesi gibi, hâlihazırda yapılıyor" şeklinde bilgi veriyor.
"Deprem tehlikesini azaltmak için yapı stoku depreme dayanıklı hale getirilmelidir"
Türkiye’de deprem tehlikesini azaltmak için en kısa sürede hâlihazırda deprem dayanıklılığı yeterli olmayan binaların ya yıkılarak ya da güçlendirme yöntemleri kullanılarak, yapı stoğunun deprem dayanıklı hale getirilmesi gerektiğini söyleyen Dr. Selim Günay, şunları söylüyor:
"Bu konuda hâlihazırda devam etmekte olan kentsel dönüşüm projeleri iyi bir başlangıç olarak düşünülebilir. Yapı stoğunun deprem dayanıklı hale getirilmesi ile deprem yönetmeliklerinin amacı olan yüksek şiddetteki depremlerde binaların yıkılmasının engellenmesi sağlanabilir ve can kayıpları engellenebilir. Yapı stoğunun depreme dayanıklı hale getirilmesi işlemi sürecinde can kayıplarının azaltılması için kullanılabilecek yöntemlerden birisi deprem erken uyarı sistemlerinin kullanımıdır. Bu yöntemler, kesinlikle depreme dayanıklı binaların yerini tutamaz, fakat depremden saniyeler öncesinde uyarı yaparak, ‘’Çök – Kapan - Tutun Hareketi’’ denilen hareket ile can kaybı ve yaralanmaların azaltılmasına yardımcı olabilir. Bu tip erken uyarı sistemleri aynı zamanda trenlerin otomatik olarak durdurulması, elektrik ve gaz dağılımının kısa süreli kesilmesi gibi operasyonlarda da kullanılabilir."
"Deprem performansı tahminlerinin İstanbul civarında olabilecek olası bir deprem için de yapılması ve zayıf halkaların belirlenmesi gerekiyor"
Yapı hasarının en aza indirgenmesinin sadece binalar için geçerli olmadığına dikkat çeken Günay, "Köprüler, barajlar, tüneller, boru hatları, enerji nakil hatları ve telekomünikasyon yapıları gibi, altyapı hizmetleri için önemli diğer yapıların da yüksek şiddetteki depremlerde hiç hasar görmemesi hedeflenmeli. Bizim 2020 Elâzığ depreminden sonra yaptığımız anketler[1] sonucunda, altyapı hizmetlerinin kısa bir kesintiden sonra operasyonlarına devam ettiğini ve deprem sonrasında bir hafta gibi bir sürede yaşam koşullarının büyük ölçüde normale döndüğü sonucuna vardık. Bu oldukça iyi bir deprem performansı olarak düşünülebilir, fakat şu da unutulmamalı ki bu deprem Türkiye’nin nüfus yoğunluğu kısmen daha az olan bir kısmında gerçekleşti ve depremin merkez üssü de en yakın şehir merkezi olan Elâzığ’a 37 km uzaklıktaydı. 30 Ekim 2020’de Ege Denizi’nde gerçeklesen deprem, İzmir’i ciddi şekilde etkiledi, fakat bu depremde kaydedilen yer hareketleri Türkiye Deprem Yönetmeliği’nin şu anda uygulamada olan versiyonunda kullanılan tasarım değerlerinden ve hatta yönetmeliğin 1975 versiyonundaki değerlerden bile daha düşüktü. Bu depremde göcen binalar, Bayraklı’daki özel zemin koşulları nedeniyle yer sarsıntısının diğer bölgelere göre nispeten fazla olması ile birlikte, esas olarak deprem dayanıklı tasarımdaki yetersizliklerinden dolayı çökmüşlerdir. Bu nedenle bu tip bina ve altyapı hizmetlerinin sürekliliği odaklı deprem performansı tahminlerinin İstanbul civarında olabilecek olası bir deprem için de yapılması ve zayıf halkaların belirlenmesi gerekiyor" şeklinde uyarıda bulunuyor.
[1] 24 Ocak 2020 Elazığ Depremi Anketi (wufoo.com)
© The Independentturkish
