Architectural integration of over-constrained linkages: Investigating bricard linkage / Aşırı kısıtlı mekanizmaların mimarı entegrasyonu: Bricard mekanizmasının incelenmesi

Abstract

Bu tezin ana odak noktası, aşırı-kısıtlı mekanizmaların mimari uygulamalarda yenilikçi kullanım potansiyellerini araştırmaktır. Tez, özellikle aşırı-kısıtlı mekanizmaların teorik özelliklerini kinetik mimarideki pratik uygulamalarla entegre etmeyi amaçlamaktadır. Kapsamlı bir literatür incelemesi, hesaplamalı modelleme teknikleri ve bilgisayar simülasyonları aracılığıyla araştırma, Bricard mekanizmasının dinamik ve uyarlanabilir mimari çözümler yaratma potansiyelini incelemektedir. Bu araştırmalar sonucunda tez, biri bina cepheleri için uyarlanabilir güneş kırıcı sistemi, diğer ise açık alanlar için bir kanopi sistemi olmak üzere iki yeni ve özgün yayılabilir sistem önermektedir. Bahsedilen her iki tasarım da güneş kontrolu için tasarlanmıştır. Cephe güneş kırıcı sistemi, açık haldeyken iç mekanlar için etkili güneş kontrolü sağlarken, toplandığı pozisyonda minimum alan kaplamaktadır. Kanopi sistemi ise, açık halinde geniş açık alanlar için gölgeleme imkânı sunmaktadır. Bu tasarımlar, uygun malzeme bilgisi girdisi ve Revit aileleri atanarak, Autodesk Revit® için tasarlanmış Dynamo® eklentisi kullanılarak parametrik olarak modellenmiştir. Cephe gölgeleme sisteminin performansı, Grasshopper® için tasarlanmış Ladybug® eklentisi kullanılarak analiz edilmiş ve gölgeleme verimliliğinde önemli iyileşmeler sağladığı ortaya koyulmuştur. Açık alan için gölgelendirme sağlama amacı taşıyan kanopinin ise buna ek olarak strüktürel ve mimari detayları ve eyleyici sistemi de geliştirilmiştir. Tüm bu denemeler sonucunda elde edilen bulgular, aşırı-kısıtlı mekanizmaların kinetik mimari alanında kullanılma potansiyelini ispat etmektedir. The primary focus of this thesis is to explore the innovative use of over-constrained linkages in architectural applications. Specifically, it aims to integrate the theoretical properties of over-constrained linkages with practical implementations in kinetic architecture. Through a comprehensive literature review, computational modeling, and simulations, the research examines the potential of the Bricard linkage to create dynamic and adaptable architectural solutions. The thesis proposes two novel deployable systems: a façade shading system and a canopy structure for open spaces. Both designs are intended to control solar intake. The façade shading system provides effective solar management for interiors while occupying minimal space in the retracted position. The canopy structure offers flexible shading for large open areas. These designs were modeled parametrically using Dynamo® for the Autodesk Revit® software package, where appropriate materials and Revit families were assigned. The performance of the façade shading system was analyzed using the Ladybug® plugin for Grasshopper®, which revealed significant improvements in shading efficiency. The structural details and actuation methods for the open space shading canopy were also developed. The findings underline the potential of over-constrained linkages in kinetic architecture to enhance user comfort. This research demonstrates that novel linkage designs can significantly improve the adaptability and functionality of architectural elements.