Foster and Partners, Smithsonian Institute CourtyardEnclosure, Washington DC, 2004

Şahika Bulut

Smart Geometri Grubunun özgün üyeleri yirmi yıldır yenilikçi sayılan bilgisayar destekli tasarım (CAD) teknikleri ve teknolojilerine öncülük etmişlerdir.

Uluslararası meşhur şirketlerin anahtar-kilit- pozisyonlarında bulunan bu grup şimdi de Parametrik Tasarım yazılımının yeni bir üretimini geliştirme işiyle ilgili durumda.

Burada, Robert Aish (Bentley Sistemlerinde Araştırma Yöneticisi), Lars Hesselgren (KPF Londra’da AR_GE Yöneticisi), J.Parrish (ArupSport Yöneticisi) ve Hugh Whitehead (Foster ve Ortakları Londra’da Proje yöneticisi) Achim Menges ile grubun geometriye enstrümental yaklaşım tarzını ve pratik ve yazılım gelişim dünyasını kapsayan eşsiz işbirliklerini tartışıyorlar.

Avlunun çatı yapısı

Geometri, mimari söylemde her zaman merkezi bir rol oynamıştır. Son birkaç yıldır geometrinin önemi, bilgisayar destekli tasarım (CAD)da ortaya çıkan kayda değer avantajlar ve dijital fabrikasyon ile performans analiz metotlarının ortaya çıkışıyla birlikte yeniden vurgulanmış oldu.

Smart Geometri Grubun asıl amacı, deneysel bir üründen çok tasarımda geometri anlayışını yeniden ileri sürmekti. İnatçı ve keyfi olmaktan ziyade, en karmaşık geometri güçlerin rekabetini ve gereksinimlerini biçimsel çözüme ulaştırabilir.

Bu, hem yapısal verim hem de çevresel duyarlılık konusunda öneri getirebilir ve nihai çözüm üretebilir.

Grup çalışmasının uygulama, araştırma ve eğitim dünyalarını da içine alan bireysel işbirliğinde bulunan, onların özgün incelemelerinin sinerjisini sağlayan odak noktalarından biri de Üretken Eleman yazılımının gelişimidir.

Üretken Elemanların gelişimine önderlik eden Bentley Araştırma Yöneticisi Robert Aish, CAD in sonraki üretimi olan bu teknolojinin anahtar kavramlarını özellikle şöyle açıklıyor:

“Üretken Elemanları, tasarım teorisi ile sayısal teorinin çakışmasını gözler önüne getiren ‘nesne yönelimli, nitelik temelli’ bir modelleme sistemi ve gelişim çevresi olarak tanımlamamamız mümkündür.

Üretken Elemanlar teknolojisi aşağıda bahsedilen sekiz anahtar kavram üzerine temellenmiştir:

1. Dolaylı Anlatım: Yayılım yoluyla keşfedilecek olan değişimin dolaylı anlatımına izin veren geometrik inşaların “uzun-zincir” birleşmesini tanımlamak için kullanılan yetenektir.

2. Koşullu Modelleme: Geometrik inşanın yapılandırmasına veya hareket tarzındaki değişimlere izin veren alternatif dolaylı anlatımları şifreleme ve alıştırma yetisidir.

3. Uzayabilirlik: Elemanın hareket tarzının orijinal model tarafından tanımlandığı, parametrik biçimleri yeniden kullanılabilir elemanlara dönüştürme yetisidir.

4. Elemanlar: Farklı fiziksel varlıkları göz önüne getiren dijital elemanlardan bilişsel yapılandırma için kullanılan araçlara doğru geçişi, değişimi ifade eder.

5. Çoğaltma: Potansiyel olarak her bir grup üyesinin kendi bağlamında eşsiz şekilde tepkide bulunabildiği dijital elemanların grupları üzerinde çalışabilme yetisidir.

6. Program Niteliğinde Tasarım: Prosedürle ilgili temsiller ile dolaylı anlatım yapısı biçimindeki tanıtıcı temsilleri birleştirme yetisidir.

7. Çoklu Temsiller: Kullanıcının farklı, tamamlayıcı ve bağlanmış temsiller üzerinde eşzamanlı olarak çalışma ve üretme yetisidir.

8. Tasarımın İşlemsel Biçimi: Temsiller, düzenlenebilir ve yeniden çalıştırılabilir tasarı tarihidirler.

Parametrik Tasarım sistemleri, uygulamacı tasarımcılar için biraz alışık olmadıkları tasarım teorisi, sayısal teori ve amaç yönelimli yazılım mühendisliği üzerine temellendirilmiş bir takım yeni kavramları tanıtmaya çalışmaktadır.

Robert Aish, Bentley Sistemleri,Üretken Elemanlar Parametrik Tasarım Yazılım Gelişimi Tasarım, belirsizliği hem

keşfetmekle hem de çözmekle ilişkilidir. Bu yüzden, sayısal tasarım araçlarının bir tasarımın statik temsilini biçimlendirmesi yeterli değildir.

Burada, tasarımcı eşzamanlı olarak tasarımın birbiriyle alakalı iki yönünü keşfetmek isteyebilir: alternatif yüzey yapılandırması ve alternatif penalisation stratejileri.

Bu soruna sadece bir çözüm sunmak olası değil, fakat tasarım kuralları, birleşik geometrinin karmaşık bir grafiğini gerektiren alternatif çözümler üretmek için kullanılabilir.

Şekil modeli (solda); çift eğrili yüzeyin aynı parametrik geometri ile sembolik modeli (sağda)

Burada, tasarımcı grafiksel olarak law curve modelinin kontrol noktalarından birini seçebilir ve değiştirebilir ayrıca şunları gözlemler:a.Law curve güncellemesib.Kesit eğrisi güncellemesic.Yüzey güncellemesid.Yüzeydeki noktalar güncellemesi e.Yüzeydeki dörtgen panellerin güncellemesif.Düzlemsel ortaya çıkmış fabrikasyon biçim güncellemesi

Bütün süreç sezgisel olarak dinamik bir şekilde tasarımcıyla birlikte kontrol edilir.

Parametrik yüzey modelinin law curve kontrolcüsü (solda); onun yüzeyinin düz deseni (sağda)

Hugh Whitehead, Brady Peters and Francis Aish, SMG Foster and Partners, Specialist Modelling Group, Smithsonian Institute Courtyard Enclosure, Washington DC, 2004

2004 yılında Foster ve Ortakları, Washington DC’de bulunan Smithsonian Enstitüsü’nün Patent Ofisi binası için düzenlenen, çevrili bir avlu tasarlama projesi ile uluslar arası bir mimarlık yarışmasını kazandılar.

Norman Foster’in ilk eskiz çizimleri merkezi avluya zarifçe akan yapısal elemanların köşegen gridini gösteriyordu. Dalgalı Çatı yapısı üç kubbe ile düzenlenmiş sekiz kolon tarafından desteklenmişti.

Bir eskiz çizimi basitçe çevirmek yerine, tasarım gayesini yakalayış, tasarımcıların karmaşık geometriyi kontrol ve değiştirmede kolayca kullandıkları dijital şematiğin gelişimiyle ilişkilidir.

Tasarım kısıtlamaları ilişkili geometrilerin sistemi içerisinde şifrelenmiştir.

Üç yüzey, kolon işaretçileri ve bilgisayar yazısı, bütün çatı geometrisini kontrol etmektedir.

Bir bilgisayar programı başlangıç geometrisini ve bir takım parametre değerleri kullanarak detaylandırılmış çatı elemanlarının çeşitliliğini yaratabilir. Bu program her bir elemanı kendi yerel durumuna adapte ediyor ve bir performans değerlendirmesiyle birlikte elemanlar çevrelerine tepki gösteriyorlar. Program yazmayı bir tasarım yaklaşımı olarak kullanmanın sağladığı birçok fayda bulunmaktadır:1.Sadece tek bir biçim içerisindeki çoklu temsillerin eş zamanlı üretimi; yapısal analiz için bir merkez hattı modeli; akustik analiz için üçgenlerle bölünmüş düz bir panel; saklı çizgi görsel efektleri için sadeleştirilmiş biri biçim; ışık ağı ya da düğümü pozisyonu biçimleri; ışık ağı ve huzmeleri gözler önüne seren çizimler ve elektronik çizelgeler ya da hesap tabloları; dijital fabrikasyonun ölçek biçimleri için ortaya çıkmış ışınlar; proje grubu tarafından yapılan çatı elemanları için yaratılan çizimlerin bütünsel olarak bir modeli.

2. Çatı yapılandırmasının bağımsız gelişimi ve bireysel eleman stratejileri.

3. Bilgisayar üretimi olan bir model çatı sisteminin içindeki değerler ve ilişkiler üzerine çok kesin bir kontrolü vermektedir.

kendi ağırlığı altında dönme sapmalarının yapısal analizi

Cihaz gölgeleme olmadan çatı panelleri üzerinde günlük ortalama izolasyon analizi (üstte) ve cihaz gölgeleme (altta)

Bu üretilen şifrenin son versiyonu seçenekleri kontrol eden uzunlukta 5000 çizgi ve 57 parametreden –bazı sayısal değerler ve diğerleri de anahtar olmak üzere- oluşmaktaydı.

Sadece başlangıç geometrisini girdi olarak kullanarak komut dosyası yaklaşık olarak 120000 elemanı 15 sn. gibi bir sürede üretmişti; 6 ay içerisinde de 415 model üretilmişti.

Kolonların görünüşü ve çatı kirişlerinin kesiti (üstte) kolon ve çatı kirişi bağlantısının planı (altta)

Çatı kiriş bağlantısının dijital detayı ve çatı yapısının (merkez solda); oluk düzenlemesi(solda); çifte eğrili çatı yüzeyi (merkez sağda); üzerine gösterişle süslenmiş camlama paneller için düz panel çözümü; çatı kirişlerine ilişkin tam ölçekli bir taklit model ve camlama Gartner HQ Gundelfingen-Almanya’da inşa edilmiştir(sağda).

Lars Hesselgren and Stylianos Dritsas, KPF London,Bishopsgate Tower, City of London, 2005

Bishopsgate Kulesi projesi düzenli bir şekilde üretimi kolaylaştırmak için yalnızca basit geometriyi yani çizgileri ve tanjant yaylarını kullanarak değerlendirmiştir.

Ayak izi çokgeni mekana uyması için dikkatli bir şekilde ayarlanmıştır. Her bir düzlemde bulunan konik, sadece, kesilmiş konilerin koniğini geometrik sistem içerisinden kontrol etmeyi sağlayan kontrol mekanizmalarını oluşturur.

Taç sonuçlarının görsel doğrulaması sonucu eğri hafif “S” şeklini almaktadır.

Her bir kolon başlangıç geometrisine paralel olarak kendi merkez çizgisine bir taşıyıcı üzerinde sahiptir, bunun sonucunda tüm sütunlar dümdüz ve hiçbiri dikey değildir.

Tirizler (Pencere çerçevesinin dikey bölme tirizlerinden biri) orjin noktasından çizgisel olarak oluşturulmuş basit emsallerdir ve ,bina konikleri ve modüller dengeye geldiğinden beri ön cephede bir kırpmayı gösterir olmuştur.

Doğal havalandırmayı elde edebilmek için, düzlemsel camdan özdeş ölçülerde düz panellerden oluşan harici bir camdan yüzey mevcuttur.

Doğru uygun kaplamayı tespit etmek için kurulan sistem parametrik sisteme bağlı olan programlı bir uzantının gelişimiyle alakalıdır.

Ortaya çıkan yükseklik yataydır ve planlı tüm modül taşıyıcıları düzleminde eşsiz olan yayı destekler niteliktedir. Her bir yay, yayın uzunluğu üzerine temellenmiş ahenkli dizilere bölünmüş durumdadır.

Her noktalar dizisi boydan boya-uzunlamasına- uzayda çifte kıvrılmış olan gök kubbe dairelerinin merkez çizgilerini oluşturacak şekilde birbirine bağlanmıştır.

Kıvrımlı Üretken Elemanın Parametrik Modeli(aşağıda) ve elemanın tek tasarım çözümünün yaygınlaşması(yukarıda)

Lars Hesselgren and Neri Oxman, KPF London, Folded-Plate Roof research project, 2005

Bu proje devam eden araştırma odaklı bir çalışmadır.

Bir binanın iki kütlesi arasına askıya alınabilir olan hafif kıvrımlı levha yapısı olarak tasarlanmıştı.

Temel geometrik planı iki adet eş merkezli olmayan yaydan oluşmaktadır.

Toplam yay uzunluğu yaklaşık olarak 100metre(330 feet),genişlik boyutları ise 7 ila 16 metre (23-52 feet) arasında değişiklik göstermekteydi.

Kıvrımlı levha çatı yapısı için hazırlanan bir tasarım çözümünün dijital modeli

Yapının düzenliliğinin farklılaşması, hem geometrik hem de yapısal yansımaları açısından dikkatle çalışılması gereken bir husustur.

Bu kıvrımlı levha yapısı, tasarım çözümünün adaptif keşfini destekleyen bir çevreyi ortaya çıkaran Bentley’in Üretken Eleman yazılımında biçimlenmiştir.

Yerel ölçekte eleman, ortak bir kesişme noktasından birbirine bağlanmış 6 adet levhadan oluşmaktadır; çevirisel ve dönel işlemler eklendiğinde dahi elemanın tüm yüzey alanları sabit olarak muhafaza edilmiştir.

Geometrik verilerinden dijital olarak elde edilmiş hesap tablosu ile birlikte kıvrımlı levha çatı projesinin parametrik modeli