Öngerilmeli Beton Köprüde Dewesoft ile Yapı Sağlığı İzleme

RMC Mühendislik, köprüler ve kritik altyapı yapıları için yapı sağlığı izleme (Structural Health Monitoring – SHM) çözümleri sunar. Firma; ivmeölçer, strain gage, titreşim sensörleri ve veri toplama (DAQ) sistemleri kullanarak köprü izleme, dinamik davranış analizi ve uzun dönemli performans takibi gerçekleştirir. RMC Mühendislik’in köprü izleme ve yapısal izleme uygulamaları; hasar tespiti, bakım planlaması ve yapısal güvenliğin artırılması için veriye dayalı mühendislik çözümleri sağlar.

Kuzey İsveç’teki yaşlanan Autio Köprüsü üzerinden ağır maden kamyonları gürültüyle geçerken, mühendisler köprünün gizli zayıflıklarını anlamayı hedefliyor. 1963 yılında inşa edilen köprü, bugün gelişmiş ve Dewesoft’a özel olarak tasarlanmış veri toplama cihazlarından oluşan bir ağ ile yakından izleniyor ve adeta yaşayan bir laboratuvara dönüştürülüyor. Köprünün son rolü: gelecek nesillere daha güvenli ve yenilikçi altyapıların nasıl yönetileceğini, bakımının nasıl yapılacağını ve tasarlanacağını öğretmek.

Şekil 1. Autio Köprüsü.

İsveç’in altyapısı modern gereksinimlerden kaynaklanan artan bir baskıyla karşı karşıyayken, ağır maden kamyonlarının sıkça geçtiği yaşlanan Autio Köprüsü hem yapısal bir zorluk hem de değerli bir araştırma fırsatı haline gelmiştir.

Luleå Teknik Üniversitesi ve Dewesoft İsveç’ten mühendisler, çatlaklara sahip bu öngerilmeli beton köprüyü tam ölçekli bir izleme laboratuvarına dönüştürmüştür. Köprüyü, yük ve iklimsel zorlanmalar altındaki davranışını incelemek amacıyla yüksek hassasiyetli sensörlerle donatmışlardır. Proje, yalnızca kamu güvenliğini sağlamayı değil, aynı zamanda ülke genelindeki köprülerin yönetimi için geleceğe hazır dijital araçların geliştirilmesini de desteklemektedir.

1960’larda Bir Köprü

1963 yılında Byggnads AB Contractor tarafından tasarlanıp inşa edilen Autio Köprüsü, Torne Nehri üzerinde yaklaşık 135 metre boyunca uzanan, üç açıklıklı sürekli bir yapıdır. Tasarımında, dönemin en ileri tekniklerinden biri olan öngerme yöntemi kullanılmıştır. Bunu, içinden devasa ve görünmez bir lastik bant geçirilip blokların birbirine sıkıca bastırıldığı bir yapı gibi düşünebilirsiniz.

Şekil 2. Kuzey İsveç’te Torne Nehri’ni geçen Autio Köprüsü.

Betonda öngerilme, tendon olarak adlandırılan yüksek dayanımlı çelik kabloların beton kirişlerin içindeki kanallardan geçirilmesini ve ardından yerlerine demirlenmeden önce gerilerek betonun kendisinin basınç altına alınmasını içerir.

Beton, basınç kuvvetlerini karşılamada mükemmeldir ancak çekmeye maruz kaldığında zayıftır. Bununla birlikte, önceden basınç uygulanarak beton, eğilme ve yüklerin normalde oluşturacağı çekme kuvvetlerine karşı koyabilir; bu da geleneksel donatılı betona kıyasla daha uzun ve daha sığ kirişlerin kullanılmasına olanak tanır.

Autio Köprüsünde, her bir kablonun bir araya getirilmiş sağlam telleri andıran 32 ince çelik telden oluştuğu BBRV adı verilen özel bir sistem kullanılmıştır.

Şekil 3. BBRV germe sisteminin görselleştirmesi.

Köprünün ana kirişleri oldukça dayanıklıdır; yaklaşık 0,7–1,0 metre genişliğe sahiptir ve bazı bölgelerde 2 metrenin üzerinde derinliğe ulaşarak bir beton tabliyeyi taşımaktadır. Betonun kendisi, dönemine göre oldukça yüksek dayanımda olacak şekilde tanımlanmıştır: kirişler için yaklaşık 45 MPa (K450) basınç dayanımı, tabliye için ise 30 MPa (K300). Ana çelik donatı çubukları kirişlerde Ks40 (400 MPa akma dayanımı), tabliye döşemesinde ise Ks60 (600 MPa akma dayanımı) olarak kullanılmıştır.

Ana öngerme kabloları eğilmeye karşı temel dayanımı sağlarken, kirişlerin içinde dikey olarak yerleştirilen daha küçük çelik çubuklar, etriyeler olarak adlandırılır. Bu etriyelerin temel görevi, betonu kiriş boyunca adeta kesmeye çalışan ve kesme kuvvetleri olarak bilinen kuvvetlere karşı dayanmasına yardımcı olmaktır.

Autio Köprüsü’nün özgün tasarımında mühendisler, öngerilme ve betonun kendisinin kayma gerilmesinin büyük kısmını karşılayacağına inanmış, bu nedenle yalnızca minimum düzeyde etriye kullanmışlardır: 250 mm aralıklarla yerleştirilmiş ince Ø10 mm çubuklar. Bu önemsiz gibi görünen ayrıntı, ilerleyen yıllarda köprünün hikayesinde kilit bir unsur hâline gelecektir.

Zorluk: Ağır Maden Kamyonları

Son yıllarda Autio Köprüsü’nü inceleyen mühendisler, ana kirişlerde ince, neredeyse yatay çatlakların ortaya çıkmaya başladığını fark etti. Bunlar rastgele oluşmuş yüzey kusurları değildi; kirişler boyunca uzanan, çoğu zaman öngerilme kablolarına paralel seyreden ciddi çatlaklardı. Başlangıçta, 2014 yılında genellikle saç teli inceliğinde olan yaklaşık 20 çatlak tespit edildi. Ancak Eylül 2020’ye gelindiğinde bu sayı yaklaşık 60’a yükseldi; bazıları 0,5 mm’ye varan genişliklere ulaşmış ve endişe verici şekilde 33 metre boyunca uzanmıştı.

Şekil 4. Autio Köprüsü kirişlerinde gözlemlenen yatay çatlak örnekleri, bazıları birçok metre boyunca uzanıyor.

Bu sağlam beton köprü neden çatlıyordu? Mühendisler birkaç olası nedenden şüpheleniyor:

·      Eski Tasarım Varsayımları

1960’lı yıllardaki mühendisler, betonun kesme altında çekme kuvvetlerine karşı koyma kabiliyetini, modern standartların kabul ettiğine kıyasla fazla iyimser değerlendirmiş olabilir.

·      Zamanın Geçişi ve Sert İklim

Beton, onlarca yıl içinde değişime uğrar. Rötre ve sünme (sürekli yük altında yavaş şekil değiştirme) gibi doğal süreçler, gerilme dağılımını değiştirebilir. Ayrıca Kuzey İsveç’te bulunan Autio Köprüsü, aşırı sıcaklık değişimleriyle bilinen bir bölgede yer almaktadır. Beton, yazın sıcağında tekrar tekrar genleşir, dondurucu kışlarda ise büzülür. Yıllık bazda potansiyel olarak 60 °C’nin üzerindeki bu büyük sıcaklık farkı, yapı içinde önemli gerilmeler oluşturur.

·      Öngerilme Kayıpları

Gerilmeyi koruyacak şekilde tasarlanmış olsa da öngerilme kuvvetleri çelikteki relaksasyon ve betondaki sünme veya rötre nedeniyle zamanla kademeli olarak azalabilir. “Lastik bant” biraz gevşerse, betonun üzerindeki koruyucu basınç da azalır.

Tüm bu faktörler birleşerek çekme gerilmeleri oluşturur. Bu gerilmeler betonun sınırlı çekme dayanımını aştığında çatlaklar meydana gelir. İşte burada o minimal etriyeler devreye girer: bu etriyeler, çekme çatlaklarını sıkıca kapalı tutacak ve yayılmalarını durduracak kadar dayanıklı değildir.

Gerilmeye ek bir faktör de değişen trafik yapısıdır. Ülkenin karayolu ağından sorumlu olan İsveç Ulaştırma İdaresi (Trafikverket), Autio Köprüsü’nün sahibidir. Ancak köprünün önemli kullanıcılarından biri, demir cevheri taşımak için nehirden geçen ağır kamyonları olan Kaunis Iron madencilik şirketidir; bu kamyonlar 90 tona kadar ağırlığa sahiptir.

Bu kamyonlar, 1963’teki standart araçlardan çok daha ağırdır ve köprünün tasarım kapasitesini aşan kuvvetler uygular. Değerlendirmeler, köprünün bu kamyonların oluşturduğu eğilme kuvvetlerini muhtemelen karşılayabilecek kapasitede olduğunu gösterse de bu kadar ağır yüklerin sürekli geçişi, özellikle kiriş iç yapısı üzerinde muazzam gerilme oluşturur; özellikle etriyelerin kesme kapasitesini ve yorulma ömrünü sınar.

Yorulma, metalin “yorgun” hale gelmesine benzer – gerilme döngüleri, tek bir yük için dayanım sınırının altında olsa bile, mikroskobik hasara yol açabilir ve bu, sonunda arızaya sebep olur. Mühendisler, sürekli gerilim altında olan etriyelerin bu tür bir arızaya karşı hassas olduğunu düşünüyor.

Mikroskop Altında Köprü: Yapı Sağlığı İzleme

Köprünün gizli zorluklarını anlamak için mühendisler, köprünün yapısal tepkilerini incelemek amacıyla sofistike bir izleme sistemi kurmuştur.

• Gerinim Ölçerler (Strain Gauges): Beton yüzeye doğrudan yapıştırılmış veya daha önemlisi çelik donatı çubuklarına (FTG-ARM) nokta kaynağı ile bağlanmış küçük sensörler, beton veya çeliğin gerilme (çekme) veya basınç (sıkışma) durumunu ölçer.
• Sapma Sensörleri (Deflection Sensors): Noptel sistemi gibi cihazlar, köprü kirişlerinin trafik yükü altında ne ölçüde sarktığını belirler.
• Çatlak İzleme (Crack Monitoring): Düzenli ölçümler, görünür çatlakların büyüyüp büyümediğini ve nasıl geliştiğini takip eder.
• Sıcaklık Sensörleri (Temperature Sensors): Yapısal sorunlardan kaynaklanan gerilme değişimleri ile sıcaklık dalgalanmalarından kaynaklanan değişimleri ayırt etmeye yardımcı olmak için yerleştirilir.

Bu izleme sistemi, karmaşık kablolama ve veri toplama üniteleri (DAQ) ile sürekli bir bilgi akışı sağlar. Bu özel köprünün izlenmesinin arkasındaki mantık çok yönlüdür. İlk olarak, çatlaklar ve ağır yükler göz önüne alındığında acil bir güvenlik değerlendirmesi gereklidir. Bununla birlikte, eski standartlara göre inşa edilmiş yaşlanan bir öngerilmeli beton köprünün uzun vadeli davranışını incelemek için değerli bir araştırma fırsatı sunar; özellikle modern trafik ve iklim koşulları altında kesme kapasitesi ve yorulma performansı açısından.

Onarımdan Yenilemeye

Bir süre boyunca izleme, çatlak genişliklerinde yavaş ve beklenen bir artış ve çelik donatılarda nispeten düşük gerilme aralıkları olduğunu ortaya koydu; bu durum, ağır kamyonların varlığına rağmen normal trafik koşullarında gözlemlendi.

Ancak, Kasım 2020 başlarında izleme sistemi “rahatsız edici değişiklikler” tespit etti – veriler, olağan dışı bir durumun meydana geldiğini gösteriyordu. Tam nedeni, yeni çatlaklar veya sensörlerin kendisiyle ilgili sorunlar olabilir, derhal araştırılmış olsa da belirsizlik ve olası güvenlik etkileri çok ciddiydi. Önlem olarak, Trafikverket 11 Kasım 2020’de Autio Köprüsü’ndeki trafiği durdurdu.

Orijinal tasarım belgeleri ve son hesaplamaların analizi dahil olmak üzere detaylı değerlendirmelerin ardından, mühendisler köprünün eğilme kapasitesinin yeterli göründüğünü doğruladı; ancak kesme kapasitesi ve etriye yorulması ile ilgili potansiyel sorunlar, gözlemlenen çatlaklarla doğrudan bağlantılı gerçek endişelerdi.

Bu bulgular, köprünün yaşı, özel tasarım zayıflıkları ve modern ağır trafik taleplerinin artmasıyla birlikte uzun vadeli zorlukları göz önüne alındığında önemli bir karara yol açtı. Detaylı analizler hemen bir tehlike olmadığını gösterse de Autio Köprüsü için uzun vadeli plan, olası güçlendirmeden tamamen yenilenmeye kaydırıldı.

Yetkililer kararını verdi: Autio Köprüsü’nün yıkımı ve kaldırılması planlanmakta olup, aynı konumda yeni bir köprü yapılacaktır. Yıkımın 2025 yılı Haziran ortasında başlaması öngörülmektedir.

Gelecek İçin İzleme

Autio Köprüsü, araştırma konusu olarak, 2020’deki trafik kapanışı veya yıkım kararıyla sona ermedi. Mühendisler, yapının son yıllarından daha değerli veriler elde etme fırsatı gördü ve yaklaşan emekliliğini, gelecekteki köprü yönetimi için bir öğretim anına dönüştürdü.

2020’deki kapanışın ardından mühendisler ek sensörler kurdu. Bunların arasında, köprü tabliyesinin üst kısmına stratejik olarak yerleştirilen 16 ivme ölçer (accelerometer) bulunuyordu. Bu sensörler yalnızca günlük güvenliği izlemek için değildi; köprünün yaşamının bu son aşaması ve sonrasındaki süreç için kritik bir çift amaca hizmet ediyordu.

Şekil 5. Sensör yerleşimi için enstrümantasyon planı.

Mühendisler, bu küçük ve hassas cihazları dikkatlice doğrudan köprü yüzeyine monte etti. Güvenli bir yerleştirme sağlamak için, cihazlar beton yapıya doğrudan vidalanan sağlam metal montaj plakalarına sabitlendi (bkz. Şekil 6, 7 ve 8). Kurulum süreci son derece verimliydi; iki mühendisin, köprü tabliyesi boyunca tüm 16 ivme ölçeri ve ilgili kablolamayı sabitlemesi yalnızca bir gün sürdü.

Şekil 6. İvmeölçerler için montaj plakalarının hazırlanma süreci.

Şekil 7. Montaj plakası tamamen monte edilmiş hâli. Plakayı sabitlemek için iki adet M6 genişleme vidası ve plakayı düzleştirmek için dengeleme vidaları olarak dört adet M10 vidası kullanılmıştır.

Şekil 8. Sensörler için sağlam bir temel sağlamak amacıyla montaj plakasının köprü tabliyesine dikkatlice vidalanmasını gösteren kurulum detayı.

Şekil 9. Bir mühendis, köprü tabliyesindeki montaj plakasına bir ivme ölçer takıyor.

Bu ivme ölçerler, sofistike bir Dewesoft izleme sisteminin parçasıdır. Bu sistemin önemli bir avantajı, ivme ölçerlerin EtherCAT teknolojisi kullanılarak birbirine zincirleme (daisy-chained) bağlanabilmesidir.

Böylece, birden fazla sensör seri halinde bağlanabilir ve kablolama büyük ölçüde basitleştirilir. 16 ivme ölçerin her birinden ayrı ayrı kablo çekmek yerine, EtherCAT sistemi yalnızca iki kablonun (giriş konnektörü olarak işlev gören) köprünün ayak kısmına uygun şekilde yerleştirilmiş merkezi veri toplama ünitesine (DAQ) geri götürülmesini gerektirir (Bkz. Şekil 10 ve 11).

Bu 16 ivme ölçerden oluşan optimize edilmiş ağ, tüm köprünün nasıl titreştiği ve nasıl hareket ettiğine dair kapsamlı bir tablo sunar (Bkz. Şekil 13: İvmeölçerlerin üstten görünümü). DAQ, bu kanallardan gelen verileri toplar (Bkz. Şekil 13: Kurulum öncesi sensörlerin yerleşimi).

Şekil 10. Köprünün ince hareketlerini kaydetmeye hazır olarak plakasına monte edilmiş bir ivme ölçerin yakın plan görüntüsü.

Şekil 11. Bir mühendis, köprü ayak kısmından izleme verilerini toplayan ve ileten sistemin bir parçası olan Dewesoft veri toplama ünitesine (DAQ) sensör kablolarını bağlıyor.

Şekil 12. Bir mühendis, köprü ayak kısmında sistemi sonlandırıyor ve başlatıyor; uzaktan masaüstü kontrolü (RDP) ve güvenli dosya transferi (SFTP) için internete bağlıyor.

Şekil 13. Köprüdeki 16 ivme ölçerden altısı.

Şekil 14. İvme ölçerler, kurulum öncesinde laboratuvarda.

IOLITE 3xMEMS Sensörleri

Daha spesifik olarak, IOLITE 3xMEMS sensör ailesinden tek eksenli IP67 ivme ölçerleri seçtik. Bu aile, gömülü üç eksenli MEMS ivme ölçer, analogdan dijitale dönüşüm ve EtherCAT arayüzüne sahip veri toplama cihazlarını içerir ve tümü IOLITE modüler DAQ cihaz platformuna dayanır.

Dewesoft IOLITEi 3xMEMS-ACC cihazları çok düşük gürültü performansına sahiptir. IOLITEi 3xMEMS-ACC’in spektral gürültü yoğunluğu 25 µg/√Hz iken, IOLITEi 3xMEMS-ACC-S ultradüşük spektral gürültü yoğunluğuna, 0,7 µg/√Hz, sahiptir. Bu, sınıfının en iyisi Force Balanced ivme ölçerlerle karşılaştırılabilir.

IOLITEi 3xMEMS-ACC, DC yanıtlı ivme ölçerlerdir ve 0 Hz’den başlayan statik ivmeleri ölçebilir. DewesoftX yazılım hesaplamaları sayesinde, DC ivme değerlerinden hız ve yer değiştirme, ayrıca statik pitch ve roll açılarını hesaplayabilirsiniz.

IOLITE 3xMEMS, EtherCAT tabanlı cihazlardır ve cihazlar arası 1 μs’e kadar senkronize edilebilir. Bu senkronizasyon, yapısal dinamikleri anlamak için yapılan Operasyonel Modal Analiz (Operational Modal Analysis) sırasında, doğal frekanslar, modal şekiller ve sönüm oranları gibi parametreleri doğru şekilde belirlemek için kritik öneme sahiptir.

Birden fazla cihaz, ucuz bir CAT6 kablo kullanılarak geniş yapılara kolayca dağıtılabilir ve senkronize edilebilir; kablo, cihazlar arasında 100 m’ye kadar mesafe kat edebilir. Optik dönüştürücüler kullanıldığında, cihazlar arasında 20 km’den fazla mesafe boyunca 1 μs senkronizasyon korunabilir.

Tüm konfigürasyonlar için su geçirmez IP67 muhafaza şasisi mevcuttur ve -50°C ile 65°C arasında geniş bir sıcaklık aralığında çalışabilir.

Cihazların zincirleme bağlantısı (daisy-chain) için standart bir Ethernet ağ kablosu kullanılır. Tercihen, en az 24 AWG tel kalınlığına sahip, shielded bir kablo (SFTP, CAT5e) kullanılmalıdır. Kabloda dört tel çifti bulunmalıdır. Düğümler arasındaki maksimum mesafe 100 m’dir (Bkz. Şekil 15).

EtherCAT sinyalini ve gücü tek bir kabloya birleştirmek için pasif PoE (Power over Ethernet) güç enjektörü gereklidir. IOLITE® güç enjektörü, gömülü patlama ve dalgalanma koruma elektroniğine sahip endüstriyel bir güç enjektörüdür.

Şekil 15. IOLITE 3xMEMS sensörlerin dağıtılmış sistem örneği; sensörlerin zincirleme (daisy-chain) bağlanmasıyla kablo sayısı ve kurulum süresi minimize edilmiştir.

Bu sistem tarafından üretilen büyük veri, güçlü DewesoftX yazılım platformu aracılığıyla işlenir ve anında erişilebilir hale getirilir. Bu platform, mühendislerin ve araştırmacıların sensör verilerini gerçek zamanlı olarak görmesini sağlar; köprünün titreşimlerini ve tepkilerini anında gözlemlemeye imkan tanır (Bkz. Şekil 12 ve 13, DewesoftX arayüzünü göstermektedir). Bu gerçek zamanlı yetenek hem anlık izleme hem de detaylı analiz için kritik öneme sahiptir (Bkz. Şekil 16).

Şekil 16. DewesoftX yazılım arayüzü, birden fazla ivme ölçer kanalından gelen verileri eş zamanlı olarak gerçek zamanlı gösterir ve köprünün dinamik davranışına kapsamlı bir bakış sunar. Ayrıca, DewesoftX platformunun zaman geçmişi görünümü, belirli bir ivme ölçerden elde edilen titreşim verilerini zaman içinde gösterir ve dinamik tepkilerin detaylı analizine imkân tanır.

Bu ivme ölçerler yalnızca günlük güvenliği izlemek için değildi; köprünün yaşamının bu son aşaması ve sonrasındaki süreç için kritik çift amaca hizmet ediyordu:

• Köprünün Titreşimini ve Modlarını Yakalamak: Köprünün küresel dinamik tepkisini ölçmek – yani rüzgar, sıcaklık değişimleri veya çevresel gürültü gibi dinamik kuvvetlere maruz kaldığında tüm yapının nasıl titreştiğini ve hareket ettiğini kaydederler. Bu veriler, mühendislerin köprünün doğal frekanslarını ve titreşim modlarını anlamasına yardımcı olur; temelde köprünün hareket halindeki yapısal “parmak izi”ni ortaya koyar.
• Gelecek Projeler İçin Bilgi Sağlamak: Mühendisler, bu zengin veri setini kullanarak değerlendirme aşamasında oluşturulan köprünün detaylı bilgisayar modellerini günceller ve iyileştirir. Köprünün tam olarak nasıl davrandığını anlamak, karmaşık operasyonları planlamak için hayati öneme sahiptir; örneğin yıkım sırasında. Bu, mühendislerin bölümleri kaldırırken yapısal tepkileri öngörmesini sağlar ve güvenli, kontrollü bir süreç sunar. Ayrıca, bu yaşlı ve çatlak yapının sağladığı veriler, gelecekte diğer köprülerin değerlendirilmesi ve tasarımı için kullanılan modellerin doğrulanmasına yönelik benzersiz bir vaka çalışması sunar.

Şekil 17. Yapıyı (mavi tel kafes) ve öngerilme tendonlarının karmaşık üç boyutlu yollarını (kırmızı çizgiler) gösteren detaylı Sonlu Elemanlar Modeli (FEM). Genel görünüm (a), kesit görünümü (b) ve perspektif görünüm (c) gibi farklı açılar, mühendislerin köprünün iç tasarımını analiz etmelerine ve davranışını simüle etmelerine imkan tanır.

Şekil 18. Mod 1

Şekil 19. Mod 2

Şekil 20. Mod 3

Şekil 21. Mod 4

Tablo 1. Köprünün sonlu elemanlar (FEM) analiz sonuçları.

Dijital Köprüler” Girişimi

Autio Köprüsü üzerindeki çalışmamız, yaşlanan altyapının yönetimini devrim niteliğinde değiştirmeyi amaçlayan daha büyük ve iddialı bir projenin parçasıdır. Dijital Köprüler Projesi (Digital Bridges Project – Luleå tekniska universitet) olarak bilinen bu projenin amacı, İsveç genelinde ve ötesinde köprülerin öngörücü bakımı ve yaşam döngüsü yönetimi için bütüncül bir platform ve sistem oluşturmaktır. Bu sistem, birden fazla kaynaktan gelen verileri entegre ederek, geleneksel denetimlerin ötesine geçip veri odaklı bir yaklaşım sunar.

Dijital Köprüler platformunun temel konsepti, bir köprüyü üç ayrı, birbirine bağlı düzeyde anlamaya dayanır:

• Öğe Düzeyi (Element Level): En ayrıntılı düzeydir ve köprünün bireysel bileşenlerine doğrudan yerleştirilen sensörlerden gelen veriye odaklanır. Örneğin, donatıya kaynaklanmış gerinim ölçerler (FTG-ARM), tabliyedeki ivme ölçerler veya sıcaklık sensörleri. Bu veriler, belirli parçaların anlık durumu ve davranışı hakkında gerçek zamanlı içgörüler sağlar.
• Bileşen Düzeyi (Component Level): Bu düzey, köprünün ana yapısal bileşenleri veya tüm yapı hakkındaki veri ve bilgileri bir araya getirir. Detaylı denetim raporları ve tasarım çizimleri gibi geleneksel kaynakların yanı sıra, köprünün dijital ikizi olarak işlev gören Sonlu Elemanlar Modeli (FEM) gibi modern araçlar da içerir. Bu düzeyde, köprünün genel kapasitesi ve davranışını anlamak için küresel yapısal analizler gerçekleştirilir.
• Ağ Düzeyi (Network Level): Bu, köprünün performansını ve ait olduğu daha geniş ulaşım sistemini etkileyen dış faktörleri kapsayan en üst düzeydir. Bu düzey, araçlardaki sensörlerden (örneğin ağır maden kamyonları), genel trafik verilerinden (hacim ve trafik düzenleri dahil) ve Kuzey İsveç’teki köprü çevresi ile ilgili hava koşullarından (sıcaklık döngüleri, yağış ve aşırı olaylar) elde edilen verileri içerir.

Şekil 22. Dijital Köprüler Çerçevesi (Digital Bridges Framework).

Tüm bu gelen veriler, sistemin merkezi işlem birimi olarak işlev gören Dijital Köprüler platformuna beslenir. Burada, Yapay Zeka (AI) kullanan akıllı algoritmalar, devasa miktardaki bilgiyi süzer. AI, gizli kalmış desenleri tanımlamamıza, geleneksel denetimlerin gözden kaçırabileceği ince anormallikleri tespit etmemize ve köprünün farklı parçalarının zaman içinde nasıl bozulabileceğini öngörmemize yardımcı olur.

Bu analiz, köprü yöneticileri için kritik çıktılara dönüştürülür:

• Köprü Performans Göstergeleri (Bridge Performance Indicators – BPI): Bunlar, köprünün sağlık raporu gibidir. Ham veriyi ve AI analizini, köprünün mevcut performansını gösteren net metriklere dönüştürür ve olası gelecekteki sorunları veya güvenlik risklerini işaretler. Karmaşık sensör okumalarını, basit bir “motor kontrol ışığı” veya detaylı bir tanısal rapora çevirmek gibi düşünebilirsiniz.
• Döngüsel Ekonomi Entegrasyonu (Circular Economy Integration – CEI): Platformumuz, bakım ve onarım seçeneklerini yalnızca yapısal sağlamlık açısından değil, aynı zamanda çevresel etkilerini de değerlendirir. CEI, köprünün ömrünü uzatan çözümleri önceliklendirirken atığı azaltmaya, yoğun yeni inşa kaynak ihtiyaçlarını minimize etmeye ve sürdürülebilir uygulamaları teşvik etmeye yardımcı olur. Amaç, köprünün tüm yaşam döngüsü boyunca çevresel olarak en bilinçli kararları almaktır.

Autio Köprüsü, Dijital Köprüler Projesi için bir başlangıç adımı ve vaka çalışması olarak hizmet vermektedir.
Köprünün benzersiz özellikleri – eski bir öngerilmeli tasarım, bilinen çatlak sorunları, zorlu iklim koşullarında modern ağır yüklere maruz kalması ve kapsamlı ölçüm cihazlarıyla donatılmış olması – AI modellerimizi, BPI hesaplamalarını ve CEI çerçevemizi geliştirmek ve doğrulamak için ideal bir test alanı oluşturur. Dijital Köprüler çerçevesini Autio’ya uygulayarak, karmaşık ve gerçek dünyadaki bir yapıdan üç düzeyden gelen verileri etkili bir şekilde toplama, entegre etme ve analiz etme sürecini öğreniyoruz.

Bu süreç, altyapı yönetiminde dijital bir varlık oluşturmak açısından kritik öneme sahiptir. Autio Köprüsü gibi yapısal gerçekliğin – çatlaklar, titreşimler ve trafik ile hava koşullarına tepkiler – platformumuzun işleyebileceği dijital verilere dönüştürülmesi anlamına gelir ve bu sayede eyleme dönüştürülebilir içgörüler elde edilir. Autio Köprüsü’nü anlamak, veri hatlarımızı doğrulamamıza, öngörücü analizler için AI algoritmalarımızı geliştirmemize ve dijital ikiz yeteneklerini test etmemize olanak tanır (Bkz. Şekil 21).

Sonuç

Autio’nun öğe düzeyi sensörlerinden toplanan veriler, Bileşen düzeyi tasarım verileri ve FEM ile birleştirildiğinde ve Ağ düzeyi trafik ve iklim bilgileriyle bağlamlandırıldığında, köprünün durumu hakkında kapsamlı bir dijital tablo oluşturulmasına ve gelecekteki davranışının öngörülmesine yardımcı olur. Bu anlayış, yalnızca köprünün son yıllarında yönetimi için hayati öneme sahip olmakla kalmaz; burada geliştirilen yöntemler, binlerce diğer köprünün Dijital Köprüler platformuna entegrasyonu için bir yol haritası oluşturacak ve ülke çapında daha akıllı, daha sürdürülebilir altyapı yönetimini mümkün kılacaktır.

Autio Köprüsü 2025 yılında hizmet ömrünün sonuna yaklaşırken, kritik bir rol oynamaya devam etmektedir; yalnızca yıkımının planlanmasına yardımcı olmakla kalmayacak, aynı zamanda gelecekte inşa edilecek yapılar için köprü mühendisliği bilimi ve güvenliğine katkıda bulunacaktır. Bu çatlamış devin son perdesi, gelecek nesil köprülere bir öğretmen olmaktır.

Şekil 23. Autio Köprüsü’nün altından görünüm!