Mimarlıkta Malzeme Tabanlı Bütünleşik Hesaplamalı Tasarım Modeli

Abstract

Günümüzdeki mimarlık uygulamalarında, biçimin mimari ölçekte üretilmesine yönelik olan başarım benzetimleri, çoğunlukla tasarımın ilerleyen aşamalarında tasarımla bütünleştirilmektedir. Bu durumda, geri bildirimlerle, tasarım sürecindeki verimliliğinin düşmesi kaçınılmazdır. Hesaplamalı Tasarım (HT) yöntemleriyle oluşturulan, parametre, kural ve ilişkilerin açıkça tanımlandığı sistemlerin yapımı ise, mimarlık pratiğini yeniden şekillendirecektir. Böylece mimar, tasarımın temel sürücüsü olan malzemenin yanı sıra biçim ve başarım kavramlarıyla eş zamanlı olarak etkileşimde bulunacaktır. Bu doğrultuda, mimari tasarım sürecinin erken aşamasında kullanılmak üzere, doğadan esinlenilerek “Malzeme Tabanlı Bütünleşik Hesaplamalı Tasarım Modeli (MBHT-m)” geliştirilmiştir. Yaygın kullanılan bir Bilgisayar Destekli Tasarım (BDT) aracı olan Rhino uyumlu ek yazılımı olarak geliştirilen model; kullanıcı, veri tabanı, benzetim, optimizasyon ve raporlama olmak üzere toplam beş modülden oluşmaktadır. Model, Bütünleştirilmiş Modelleme Dili (Unified Modeling Language: UML) kullanılarak, farklı türde bir dizi diyagramla ortaya konmuştur. UML sınıf diyagramları, Rhino uyumlu ek yazılımlarının geliştirilmesinde kullanılan, C++ programlama diline uygun gösterim diliyle oluşturulmuştur. MBHT-m’ de, yapının öncelikli olarak ayakta durabilmesini sağlamak için, Sonlu Elemanlar Yöntemi (SEY) kullanılarak, statik strüktürel başarım analizi gerçekleştirilir. En uygun biçimi kullanıcıya sunmak için ise, malzeme ve geometri optimizasyonlarının yürütüldüğü strüktürel optimizasyon işleme konur. Modele özgü olarak kullanıcı arayüzü, veri tabanı tabloları ve raporlar tasarlanmıştır. MBHT-m, malzemeyi tasarımın sürecinin başına getirerek, tasarımın bütünleşik olarak değerlendirilmesine olanak tanır.

In traditional architectural workflow, computational tools associated with performance simulation are utilized during a later stage of the design process, which reduces efficiency. By establishing systems of which parameters, rules and relationships are defined, a radical shift would be created in architectural design process. Thus, architect can work with material, form and performance together. A Material-Based Integrated Computational Design Model (Malzeme Tabanlı Bütünleşik Hesaplamalı Tasarım Modeli: MBHT-m) is developed for the use of early stage in the architectural design process inspired by nature. The model can work as a plug-in for the commonly used Computer Aided Design (CAD) software, Rhino. MBHT-m contains five modules, including user, database, simulation, optimization and reporting. The model is presented via series of Unified Modeling Language (UML) diagrams. The UML class diagrams are generated with the notation language C++, used for writing standard Rhino plug-ins and they can be converted into a code skeleton. MBHT-m provides static structural analysis driven by Finite Element Method (FEM), because it is crucial that a building can stand by its own. In order to generate the optimum solution, material and geometry optimization as structural optimization, are undertaken. Custom designed user interface, database tables and reports are included in the model. MBHT-m allows evaluating design integrally, by bringing material to the beginning of the design process.