Responsive facade designs based on tessellation method / Tesselasyon yöntemine dayalı tepkisel cephe tasarımları

Abstract

Yapı teknolojisi, malzeme bilimi, mühendislik ve robotikteki gelişmeler, kinetik yapıların mimarideki uygulamalarını artırmıştır. Mimari ve bu alanların etkileşimi sonucunda bina tasarımlarına ilişkin kararlar da değişmiştir. Hareket kavramı, sadece biçimlerini değiştirebilen yapılar oluşturmak için değil, aynı zamanda değişen koşullara ve kullanıcı ihtiyaçlarına yanıt verebilen cepheler oluşturmak için bina tasarım sürecine entegre edilmiştir. Pek çok avantaj sağlamaları ve kullanıcı gereksinimlerini karşılamaları nedeniyle tepkisel cephelere olan ilgi son yıllarda artmıştır. Konvansiyonel cephe sistemleriyle karşılaştırıldığında tepkisel cepheler, binaların ısıtma ve soğutma yüklerini azaltabildikleri, gün ışığı iletimini kontrol edebildikleri, doğal havalandırmaya izin verdikleri ve kullanıcılar için optimum iç ortamı sağlayabildikleri için çok işlevlidir. Bu çalışmanın amacı, değişen çevre koşullarına uyum sağlayabilen ve biçim kontrolünde esneklik ile mekanizma tasarımında basitlik sağlayan tesselasyon yöntemine dayalı tepkisel cephe sistemleri geliştirmektir. Bu amaçla öncelikle, tepkisel cephelerin mevcut örnekleri sistematik olarak analiz edilmiştir. İkinci olarak, tesselasyon yöntemi tanıtılmış ve mimaride kullanılan türleri sunulmuştur. Ardından, dört farklı tesselasyon deseni kullanılarak tepkisel cepheler tasarlanmıştır. Önerilen cephe sistemlerinin geometrik ve parametrik tasarım ilkeleri ile hareket kabiliyetleri sunulmuştur. Son olarak, önerilen cephelerin performanslarını test etmek için gün ışığı analizleri yapılmıştır. Sonuçlar, önerilen cephe sistemlerinin istenilen konumdaki herhangi bir cepheye kolayca uygulanabileceğini, mevcut olanların ise sınırlı uygulanabilirliğe sahip olduğunu göstermektedir. Advances in building technology, materials science, engineering and robotics have increased the applications of kinetic structures in architecture. The decisions regarding to the building designs have also changed as a result of the interaction between architecture and these areas. The concept of movement has been integrated to the building design to create not only the structures that can transform their shapes but also the facades that can respond to the changing conditions and users' needs. The interest on responsive facades have increased in recent years since they provide many advantages and meet user requirements. Compared to the conventional facade systems, the responsive facades are multifunctional since they can reduce the buildings' heating and cooling loads, control daylight transmission, allow natural ventilation and provide optimal indoor environment for the occupants. The aim of this study is to develop responsive façade systems based on tessellation method which can adapt to the changing environmental conditions and provide flexibility in shape control and simplicity in mechanism design. For this purpose, first, existing examples of the responsive facades have been systematically analyzed. Second, the tessellation method has been introduced and its types used in architecture have been presented. Then, responsive façades have been designed using four different tessellation patterns. Geometric and parametric design principles as well as movement capabilities of the proposed façade systems have been presented. Finally, the daylight analyses have been conducted to test the performance of the proposed façades. The results show that the proposed façade systems can be easily applied to any facade in desired location whereas the existing ones have limited applicability.