Yüksek Yapıların Kavramsal Tasarımında Parametrik ve Kural Tabanlı Yaklaşımlar

Strüktürel, fonksiyonel ve estetik birçok farklı kriterin değerlendirildiği yüksek yapı tasarımında, formun bu kriterler doğrultusunda gelişimi ve optimal çözümün üretimi karmaşık bir süreçtir. Parametrik tasarım, dijital bir araç olarak, kavramsal tasarım aşamasında, çağrıştırıcı yönleri ile yeni biçimler üretme ve alternatifler arasından seçim yapma konusunda etkilidirler (Park ve diğ., 2004).

Illinois Üniversitesi’nde geliştirilen üretken sistem önerisinde, parametrik olarak oluşturulan geometrilerin birleşimleri ve transformasyonları ile oluşturulan biçim alternatifleri, belirlenen parametreler üzerinden değerlendirilmekte ve seçimler gerçekleştirilmektedir. Üretken algoritma, kullanıcının oluşturacağı temel alt ve üst geometriye temel dönüştürme işlemi uygulanması ve belirlenen kriterler

76

doğrultusunda alternatiflerin üretilen geometriler oluşumunu içerir. Kullanıcının oluşturacağı fonksiyonel tanımlama, çekirdek oluşumu, tavan yüksekliği, maksimum açıklıklar, taban alanı gibi temel kriterlerin girilmesi sonucunda oluşturulan taban geometrisi, temel 4 farklı döngüden geçerek üst kamanın geometrisini oluşturur (Şekil 4.21) (Park ve dig., 2004). Uygulanacak işlemler aşağıdaki gibi sıralanabilir;

Dönüşüm (morph): Geometrilerin kombinasyonlarına göre oluşacak kontrol noktalarının fonksiyonlar ve parametreler ile tanımlanan değişimi.

Gerileme (setback): Alt ve üst katmanların kontrol noktalarından ve kullanıcı tarafından belirlenen fonksiyon yada parametreler ile büyümesi ve küçülmesi.

Döndürme(twist): Strüktürel ve mimari tasarım kriterlerine göre uygulanacak döndürme açısı ile kütlenin şekillenmesi.

Eğrisellik (curvilinear): Alt ve üst geometrinin birleşimi esnasında uygulanacak eğrisellik (Park ve dig., 2004).

Şekil 4.21. Dönüşümlerin uygulanması sonucu elde edilen alt ve üst geometriler (Park ve diğ., 2004).

Dönüşüm işlemlerinin uygulanmasının ardından oluşturulan alt ve üst katman alternatifleri, eğrisellik, döndürme gibi işlemlerin uygulanması ile katı model haline dönüştürülür (Şekil 4.22). Oluşan alternatifler arasından taban alanı, yükseklik gibi yapısal parametreler ile bunların sonucu oluşan yaklaşık maliyet ve yapım süresi

77

gibi yaklaşık sonuçların değerlendirilmesi ve sıralaması kullanıcı tarafından gerçekleştirilerek, ürün yada ürünler elde edilir (Park ve dig., 2004).

Şekil 4.22. Parametrik dönüşümler ile oluşan katı model alternatifleri (Park ve diğ., 2004).

Gane ve Heymaker’a (Gane, Heymaker, 2007) göre parametrik modelleme ve kural tabanlı sistemlerin yüksek yapıların kavramsal tasarım düzeyindeki kullanımı, yeni alternatiflerin oluşturulmasında yeni bir ortam yaratır. Parametre ve kural takımlarının değiştirilmesi ile oluşacak çeşitlemeler, yeni alternatif üretimlerinin üretimi ile tasarımcıyı yaratıcı yönde destekler. Parametrik tasarım modelleri 4 temel değişken içerir (Gane, Heymaker, 2007):

• Değişkenler (variables): Geometrik çeşitlemelerin oluşturulmasında kullanılacak temel parametrelerdir. Bağımlı ve bağımsız olmak üzere iki

78

sınıfa ayrılabilir. Bağımlı değişkenler kullanıcı tarafından değiştirilebilirken (örn: bir üçgenin yüksekliği), bağımsız değişkenler bunların sonucunda oluşan çıktılardır (örn: üçgenin alanı).

• Sabitler (constraints): Değişkenlerin oluşturacağı çeşitlemelerin sınırlarını çizen değerlerdir. Örneğin bir yay parçasının yarıçapının sabitlenmesi ile oluşabilecek çeşitlemeler sınırlandırılır.

• Bileşenler (components): Sabitler ve değişkenler ile oluşan geometrik formlar ile oluşturulan takımlardır.

• Kurallar (rules): Geometrilerin bileşenleri oluşturması için kullanılacak tanımları içerir.

• Tasarım şeması (design theme): Kural takımlarının bütününü ve modelin topolojik bilgisini içerir.

Akış diyagramı temel değişken ve parametrelerin tanımlanması ile başlar, bileşenlerin(yapısal elemanlar)oluşturulması, kuralların bileşenlere uygulanması ve tasarım şemasının oluşturulmasıyla oluşur. Bu tanımlar doğrultusunda Gane ve Heymaker oluşturduğu kural tabanlı parametrik tasarım modelini, şu anda gerçekleştirilmekte olan “Infinity Tower” projesi üzerinden değerlendirmiştir (Gane, Heymaker, 2007).

Kural tabanlı tasarım süreci, binanın oturum alanın değişken ve sabitlerinin tanımlanması ile başlar. Maksimum ve minimum boyutlar belirlendikten sonra hedeflenen yükseklik ve kat sayısı gibi parametreler ile oturum izdüşümünün yükseltilmesi sağlanır.

Bina bileşenleri ve çekirdek oluşumu strüktürel ve mekanik kıstaslara göre belirlenerek kütle üzerindeki yerleşimleri kurallar ile oluşturulur. Binanın oturum alanı, yapısal elemanların yerleşimi gibi biçimi değiştirecek bağımlı değişkenler, tasarımcının temel değişkenlere müdahalesi ile değişkenlik gösterebilir.

Parametre takımlarındaki değişiklerin yanında kurallarda yapılacak çeşitlemeler ile de oluşacak tasarımın alternatifleri üretilebilir (Şekil 4.23). Kurallardaki çeşitlemeler bileşenler düzeyinden tasarım şemasındaki müdahalelere kadar uygulanabilir (Gane, Heymaker, 2007).

79

Şekil 4.23. Bileşen ve tasarım şeması düzeyinde yapılan kural değişiklikleri ile oluşturulan alternatifler (Gane, Heymaker, 2007).

Peter Eisanman’ın Max Reinhardt Haus projesi, biçimlenme arayışlarına ve günümüz mimarisinin form arayışlarına erken dönemdeki örneklerden biridir. 1991’de gerçekleştirilen tasarım, 44 kattan oluşan ve konut, otel, medya oditoryumu gibi birçok farklı fonksiyonu içermektedir. Biçim mobius şeridinin bilgisayar ortamında belirli dönüşümlerden geçirilerek oluşturulmuştur (Riley, 2003). Mobius yüzeyi/eğrisi bir şeridin iki yüzünün, 180° döndürülerek birleştirilmesinden oluşan, çift yüzeyli algılanan fakat tek yüzeye sahip bir eğridir (Şekil 4.24).

80

Form oluşumunun birinci döngüsünde mobius eğrisinin vektörlerinden oluşan yüzeyler ve üçgenlemeler modellenir. İkinci döngüde yüzey ters döndürülerek benzer işlemlerden geçer ve prizmatik kütle ile birlikte taşıyıcının strüktürünü meydana getiren üçgenlemeler oluşturularak formun deformasyonu sağlanır (Şekil 4.25).

Şekil 4.25. Max Reinhardt Haus kesitleri ve modeli (Riley, 2003).

Leonard Ng gerçekleştirdiği “Sonsuzluk Kulesi” (Infinity Tower) projesinde, Eisanmann’ın konseptine benzer bir yaklaşımla, sonsuz geometrik bir form olan klein şişesi’ni (Klein Bottle) çıkış noktası olarak belirlemiştir (www.evolo- arch.com). Klein şişesi bir silindirin bir ucunun diğeriyle birleştirilmesiyle elde edilen şekildir. Topolojinin incelediği bir şekil olan klein şişesi, iki boyutlu ve tek yüzeyli olarak kabul edilir, ancak bu şekil, bir ucun diğer uçla birleştirilmesi sırasında kırılacağından, yırtılacağından veya kopacağından üç boyutlu uzayda elde edilmesi mümkün değildir (Şekil 4.26).

Mobius şeridi gibi tek yüzeye sahip olmasına rağmen, mobius şeridi üç boyutlu Öklid uzayında yapılabilen bir şekilken, klein şişesinin yapılabilmesi için dört boyutlu bir uzaya ihtiyaç vardır (en.wikipedia.org).

81

Şekil 4.26. Klein şişesinin 2 ve 3 boyutlu illüstrasyonu (www.ima.umn.edu/2005– 2006/gallery/polthier/kleinBottleNormalShowStill_med.jpg)

Klein şişesinin kendini kesen yüzeyi topolojik, fonksiyonel, strüktürel sürdürebilirlik adına birçok fırsat barındırmaktadır. Sonsuzluk Kulesi, farklı form açılımlarını içinde barındıran parametrik yüzeyin ortak kesişim noktalarını kamusal alanların merkezi olarak kullanmaktadır (Şekil 4.27). Tek kuleli bir yapıdan, mekânsal bölünmenin yaşandığı birleşim noktası ve zemindeki tekrar kavuşma ile farklı fonksiyonların alan ihtiyaçlarını karşılayabilecek biçimde değişmektedir (www.evolo-arch.com).

Formun parçalı ve aynı zamanda bütünsel olan yapısı strüktürel açıdan yanal mukavemet ve stabiliteyi arttırmaktadır. Payanda işlevi gören ikincil parça, tek noktadan bağlı diğer kulelerin aksine, birbirini destekleyen yapısı ile kulenin merkezindeki dayanımı arttırır. Aynı zamanda formun kendini kestiği kritik hacimdeki yarık rüzgar yükünün azaltılmasına yardımcı olur. Bu bölgede çatallanan kule yapısı yangın gibi tehlike anlarında kullanıcılarına hızlı kaçış imkânını beraberinde getirir (Şekil 4.28) (http://ln-ai.com).

82

Şekil 4.27. Sonsuzluk Kulesi form oluşumu ve kat planları (www.evolo-arch.com)

Şekil 4.28. Sonsuzluk Kulesi strüktür diyagramı, iç ve dış perspektifleri (http://ln-ai.com).

İncelenen projelerde, yapısal eleman ve geometrik biçim düzeyinde parametrik ve kural tabanlı ve doğadan esinli yaklaşımlar görülmektedir. Parametrik tasarım yöntemlerinden, Park’ın önerisi biçim ve biçimlerin dönüşümü üzerinden yola çıkarken, Gane ve Heymaker geometrik biçimlerle üretilen yapısal elemanların üretiminden yola çıkmıştır. Eisanman ve Ng ise geometrik bir biçimin parametrik

83

dönüşümünü bütünsel biçimin oluşumunda kullanmıştır. Her üç örnekte de tasarımcı parametre ve kuralların kontrolü ile farklılaşmış alternatifleri üretebilir. Kural tabanlı sistemler çağrıştırıcı yönleri ile, yüksek yapıların biçimsel üretiminde tasarıma destekçi bir araç olarak kullanılabilir. Ayrıca farklı soyutlama düzeylerindeki kavrayışlar ile, kural tabanlı sistemler ile oluşturulan üretken yaklaşımlar tasarımcının kendi bilişsel sürecini kavraması için farklı ortamlar sağlamaktadır.

84

5. YÜKSEK YAPILARIN KAVRAMSAL TASARIM SÜRECİNDE