Dinamik yapı-kazık-zemin etkileşiminin çözümlenmesi ve makine öğrenmesiyle tahmini

Yapı-kazık-zemin etkileşimi; üstyapının, temel-kazık sisteminin ve kazıkları çevreleyen zeminin, dinamik koşullar altında, birbirlerinin taleplerini karşılıklı olarak etkilediği ve tüm sistemin birlikte daha farklı bir mekanik davranış sergilediği karmaşık bir süreçtir. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY) 2018 içerisinde yapı-kazık-zemin etkileşimi; ortak sistem ve altsistem yaklaşımlarıyla ve Yöntem I-II-III olmak üzere farklı yollarla çözümlenebilmektedir. TBDY-2018 esasına göre kinematik ve eylemsizlik etkileri, analizlerde ayrı veya birlikte göz önüne alınabilmektedir ve etkileşim çözümleri öncesinde mutlaka deprem yer hareketleri, birtakım kurallara göre ölçeklenmesi gerekmektedir. Bu nedenle çözüm geçerliliği ve yapı güvenilirliği açısından, yapı-kazık-zemin sisteminin doğru modellenmesinde, TBDY-2018 tasarım kuralları çok büyük bir öneme sahiptir. Bu çalışmada, deprem yer hareketi kayıtlarının ölçeklenmesi için basit ölçeklendirme ve spektral uyuşum yöntemlerine ek olarak, bu iki yaklaşımın avantajlarını optimize etmeyi hedefleyen makine öğrenmesi destekli hibrit bir yaklaşım geliştirilmiştir. TBDY-2018 ilkeleri esas alınarak, basit ölçeklendirme, spektral uyuşum ve makine öğrenmesi tabanlı olmak üzere farklı ölçeklendirmelere dayanan üç boyutlu dinamik yapı-kazık-zemin etkileşimi çözümlemeleri gerçekleştirilmiştir. Sayısal analizler için üstyapının doğrusal olmayan malzemeler ve elemanlarla, zemin ortamının ise doğrusal olmayan yaylarla temsil edildiği yüksek katlı ve kazık temelli bir betonarme bina tasarlanmıştır. Çalışma kapsamında geliştirilen merkezi bir bilgisayar yazılımı ile yönetilen ortak sistem modeli, dinamik koşullar altında zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizler yoluyla çözümlenmiştir. Basit ölçeklendirme ve spektral uyuşum yaklaşımları ile bu iki yöntemin güçlü yanlarından oluşturulan makine öğrenmesi tabanlı hibrit ölçeklemenin, yapı-kazık-zemin modelindeki tepkileri, çıktıları ve performansı değerlendirilmiştir. Ayrıca, sismik yer hareketi karakteristikleri ile yapı–kazık–zemin etkileşimi çıktıları arasındaki ilişkiler, makine öğrenmesi rastgele orman algoritması kullanılarak sınıflandırma esaslı tahmin edilmiştir. Sonuç olarak, geliştirilen bu tahmin modeli; kritik yapısal ve geoteknik talepleri, belirli doğruluk düzeylerinde öngörebilmiştir ve yapı–kazık–zemin etkileşimi problemlerinde makine öğrenmesi tahmininin uygulanabilirliği ortaya koyulmuştur.