Doğadan esinli interaktif bina kabuğu tasarımı için örüntüye dayalı bir model

Mimarlıkta örüntü kullanımı, geçmişten bugüne tartışmalı olarak süregelmişse de, bilgisayar bilimi, yapay zeka ve biyoloji alanlarında, seriler ve tekrar eden biçimlerden oluşan diziler olarak örüntülerin kullanımı, bunların mimarlık alanında tekrar gözden geçirilmesine ve yeni bir bakış açısıyla ele alınmasına neden olmuştur. Alexander'ın 1977'de binanın üretimini, örüntülerin kurgulanması olarak açıklaması ile birlikte örüntünün mimariden dışlanması durumu, yerini örüntüyü mimarinin derinleşmesine katkı sağlayan bir öğe konumuna getirmesini sağladı. Bu yeni bakış açısıyla beraber örüntüler, örüntü kitaplarından kopyalanarak çoğaltılan biçimlerden ibaret olmaktan çıkarak nesnelerin ya da olayların özüyle doğrudan doğruya ilişkili algoritmalar olarak görülmeye başlanmıştır. Örüntülerle ilgili bu tartışma, yalnızca örüntü üretimi fikrinin terk edilerek örüntü tanıma (pattern recognition) fikrinin ön plana çıkarılmasıyla da yön değiştirmiştir (Castle, 2009). Bu sayede, doğada bulunan karmaşık sistemler incelenerek oluşumlarında etken olan kural dizileri ortaya çıkarılmıştır. Bu tez kapsamında, performansa ve iletişime dayalı bina kabuğu tasarımında kullanılabilecek, model kapsamında incelenen canlıların uyaranlara bağlı gösterdikleri değişimlerle analojik olarak ilişkilendirilmiş, örüntü tabanlı parametrik bir modelin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu sayede, örüntü tanımının iki boyutlu ve statik bir tanımı aşarak, üçüncü boyutu da kapsayan kinetik ve farklı yüzeylere uygulanabilecek parametrik bir zeminde tartışılması ön görülmüştür. Bu tez, teori ve uygulama olmak üzere iki bölümden oluşmaktadır. Teorik bölüm kapsamında ve tezin tarihsel arka planını oluşturan 2. bölümünde, örüntülere dair iki zıt koldan süregelen tartışma, Modern öncesi, Modern ve dijital dönem olmak üzere, birbirini takip eden süreçler kapsamında mimari örneklerle desteklenerek incelenmiştir. Bu tezin 3. bölümünde ise, örüntü tanımının düzen ve kaos tanımlarına bağlı olarak gösterdiği değişim açıklanmıştır. Sonrasında, örüntüler, doğal ve yapay örüntüler başlıkları altında incelenerek bahsi geçen kural dizileri biyoloji, kimya, matematik ve bilgisayar bilimlerinden faydalanılarak detaylı olarak açıklanmış ve bu diziler kullanılarak üretilebilecek bazı biyomimetik modellere ait algoritmalar ortaya konulmuştur. Doğadaki örüntülerin incelenmesi ve tanımlanmasıyla beraber biçimsel olanın arkasındaki fonksiyonellik ve malzeme bilgisi ön plana çıkmaya başlamıştır. Bu durum, makro ölçekten mikro ölçeğe kadar örüntülerin mimaride kullanımını etkilemiştir. Bu etkilenme, yani örüntülerin mimaride kullanımı, tezin 4. bölümünde;kentsel, strüktürel ve yüzey kaplama bölümleri altında, örüntünün kullanıldığı kısım ve ilgili örüntü sınıflandırmaları gözetilerek açıklanmıştır. Doğal örüntülerin bir bölümü olan, canlı organizmaların dış yüzeylerinde bulunan örüntüler; canlıların bulundukları ortama adapte olmalarını, çiftleşmelerini yani iletişim kurmalarını ve / ve ya avcılardan korunmalarını sağlarken mimaride bina cephesi ya da kabuğuyla ilişkilenmiştir. Canlıların dış yüzeylerindeki bu adaptasyonların anlaşılması, bina kabuğunun salt olarak iç ve dış ortamı ayırmaktan öteye geçerek dışavurum, uzlaşma ve performans aracı olarak görülmeye başlanmasını sağlamıştır. Bu sayede, bina kabuğu bitmiş bir nesne olarak görülmeyip uyaranlara bağlı olarak dönüşebilen bir sistem olarak algılanmıştır. Günümüzün dinamik dünyasında, değişim ve dönüşüm yani adapte olabilme yeteneği oldukça önemli hale gelmiştir. Analog olarak gerçekleştirilen örüntü üretme yöntemlerinin sayısal teknolojiler yardımıyla geliştirilerek duyarlı ve interaktif bir mimari öğe olarak kullanımı bu tezin ana omurgasını oluşturmaktadır. İncelenen çeşitli doğal ve yapay örüntü sistemlerinden, bu tez kapsamında, canlıların dış yüzeylerinde yer alan örüntü oluşumları ile dokuma örüntüleri kaynaştırılarak tezin 5. bölümünde detaylı olarak açıklanan bir model geliştirilmiştir. Model kapsamında incelenen canlılardan biri, değişen duygusal durumuna bağlı olarak deri rengini değiştiren bukalemundur. Eğer, bukalemun heyecanlı ise deri rengi daha sıcak renklere, aksi durumda ise daha soğuk renklere dönmektedir. Çok katmanlı derisi sayesinde, hem renk hem biçim anlamında deri değişimi sergileyen bir diğer canlı ise mürekkep balığıdır. Deri katmanlarında yer alan farklı yapıdaki hücrelerden olan kromatoforlar sayesinde mürekkep balıkları, gelen ışığın rengini değiştirerek yansıtmaktadır. Yani, eğer belirli bir renkteki kromatofor şişkin ise canlının derisine gelen ışık bu renge dönüştürülerek yansıtılır. Eğer bu hücreler sönük durumda ise, gelen ışık beyaz renkli hücrelere ulaşacağından beyaz renkte yansıtılır. Bu pigment benzeri yapıdaki hücreler, birer kas gibi çalışarak canlının bulunduğu ortama adapte olmasını sağlar. Bu tez kapsamında tasarlanan model, bahsi geçen canlılara benzer şekilde, iki katmanlı bir yapıya sahiptir ve altıgen bir ızgaranın başlangıç biçimi olarak seçilmesiyle geliştirilmiştir. Bu iki katmanlı yapı, dokuma örüntülerinde olduğu gibi örülü bir yapıya sahiptir ve mürekkep balığının dış yüzeyindeki katmanlar gibi kas sistemine benzer renksel değişimler göstermektedir. Model, çeşitli parametrik tasarım araçları kullanılarak güneş, insan hareketleri ve çevresel değişimler gibi belirli uyaranlara bağlı olarak değişim gösteren ve bina kabuğu, cephe elemanı ya da enstalasyon tasarımı ölçeğinde üretilebilecek örüntü tabanlı bir modeldir. Güneşin konumu, insan hareketleri ile değişen çevrenin örüntü karakterine bağlı olarak birçok sonuç ürün elde edilebilmesi bakımından üretken olan model, mimari anlamda "duyarlı interaktif mimarlık" olarak tanımlanmaktadır. Tasarlanan kinetik örüntü uyaranlara tepki verirken, bazen kamufle olma yani çevresiyle uyumlu olma, bazense belirginleşme ve çevresiyle iletişim kurma eğilimindedir. Tüm bu karakteristik değişimler, bahsedilen etkenlerin farklı kombinasyonları ile zenginleşmektedir. Tezin sonuç bölümünde, modelin potansiyelleri mimarlık ve sürdürülebilirlik anlamında tartışılmıştır. Modelin bina kabuğu, cephe ve enstalasyon tasarımı gibi farklı ölçeklerde ve biçimlerde uygulanabilirliği modelin mimari potansiyelleri arasındadır. Aynı zamanda; güneşin geliş açısının, insan hareketlerinin ve değişen çevre görüntülerinin bina kabuğu üzerindeki etkileri sonucu bina kabuğu, hem performatif hem de iletişimsel bir ara yüz tariflemektedir. Güneşe bağlı gerçekleşen adaptasyon, ısıl kazanç ve ışık kontrolü sağlarken insan hareketlerinin ve değişen çevresel görüntülerin veri olarak alınması ise, bina kabuğunun hem kullanıcılarla hem bulunduğu çevreyle dinamik bir ilişki kurmasına neden olmaktadır. Bina kabuğunun bulunduğu yere ve zamana bağlı, birçok biçim ve renge bürünerek farklı kimlikte dış yüzeyler tanımlaması da modelin parametrik yapısının bir sonucudur. Modelin uygulaması bağlamında ise, PVC esaslı malzemeler ile pnömatik modüllere entegre edilmiş LED sisteminin birleştirilmesi önerilmiştir. Bu sayede, geleceğe yönelik araştırmalarda, malzemenin mekanik ve elektrik sistemlerle birleştirilmesi ile yapının sürdürülebilirliği açısından sağladığı katkılar gözlemlenebilecektir.