IGOR LACROIX
“[…] nesneler artık tasarlanmıyor fakat hesaplanıyor”.
Bernard Cache (1995, s. 88).
Giriş
Bu yazı, 2015 ve 2019 yılları arasında mimarlık alanında yürütülen bir doktora araştırmasına genel bir bakış niteliğindedir. Çalışma, kodlama [2] süreçleri ile tasarımcının etkileşimini değerlendirmek amacıyla, mimari tasarımın yaygın bir pratiğini yeniden üreten deneysel bir aşama içermektedir. Çalışmanın sonuç ürün çelik strüktüre sahip ortak kullanımlı iki yatak odalı bir evin tasarımı ve inşası için hazırlanan dijital üretim kodudur. Sunulan kod, toplam 160m2 kapalı alana sahip bir strüktürün inşası için algoritmik bir modelleme yöntemini dijital bir üretim süreciyle ilişkilendirmektedir. Çalışmanın amacı, mimarlara için mimarlık pratiğini bilimsel prosedürlerle sadeleştirmeyi deneyebilecekleri Bilgisayar Destekli Mühendislik, Tasarım, Üretim (CAEDM) süreçleri sağlamaktır.
1. Strüktür Tasarımı
Bir konut sistemini – temel yapım problemlerini çözmeye odaklanarak – yalnızca strüktürel bir perspektiften ele almak, konutta ikamet edecek her kişi için kişiye özgü özelleşmiş bir kullanım olasılığı olması konusunu tartışmaya açmaktadır. Varsayılan strüktürün inşasından sonra yapının özelleşmesi, ‘Quonset Hut’[3], ‘Instant House’[4], ‘WikiHouse’[5] gibi sistemlerden çok fazla farklılaşmadan, kullanıcıların isteklerine göre gerçekleşebilir.
Strüktür konusunun özüne inecek olursak, kullanım aşamasını strüktürel sistemden bağımsız olarak ele almanın avantajı, kullanıcının yapıyı sarmalamak için istediği yöntemi (yığma, düz duvar, beton plaklar, cam), istediği çatı ve zemin döşemesini seçmesine olanak sağlamasıdır.
Strüktür sisteminin mekansal kullanımdan bağımsız kurgulanışı bağlamında, Le Corbusier’nin Maison Dom-Ino’su (Şekil 2), hem bina sistemlerinin strüktürel özü, hem de modern konut düşüncesi ile ilişkili olarak örnek verilebilir. Eleanor Gregh (1979), İsviçreli mimarın bu betonarme yapısının tasarımı hakkındaki düşüncelerini, “cephe tasarımından iç mekan organizasyonuna kadar yapının kullanımındaki özgürlük potansiyelini teyit eder” olarak ifade etmiştir.
Bu durum aynı zamanda toplu konut problemine çözüm geliştirme pratiğinde ‘destek’ ve ‘dolgu’yu [6] teorize eden Nicholas John Habraken ile de ilişkilendirilebilir. Habraken (1999), konut ve binanın aynı eylemin içsel bağlarla bağlı parçaları olduğu görüşünden hareketle, konut ve bina arasında doğal bir ilişki fikrini ortaya koydu. Habraken (1999), konuta yerleşim problemiyle ilgilenmiş ve bir binanın kullanıcılarının mekana kendi kişiliklerini yansıtlamalarına olanak sağlayacak şekilde kendi meskenini inşa etme özgürlüğü vermeyi amaçlamıştır. Böylelikle Habraken, açık bir temel dolgu strüktür önerir ve bu strüktür sakinlerin mümkün veya arzu edilen her şekilde binayı kullanımını kolaylaştırır
2. Mimari Tasarım ve Algoritmik Modelleme
Doktora araştırması kapsamında yürütülen mimari tasarımın fiili deney aşaması, yukarıda değinilen kavram ve örneklerden beslendi. Biri beton diğeri çelik olan iki farklı tipte strüktürün serbest el çizimleri ile etüd edilmesinin ardından (Şekil 01, 02), noktadan-noktaya 3 boyutlu bir model oluşturuldu (Şekil 03) ve Rhinoceros® yazılımının yardımıyla iki farklı strüktürün performansları karşılaştırıldı. Karşılaştırma sonucunda, dijital fabrikasyon kullanımı bağlamında çelik yapı konstrüksiyonu betona kıyasla sürdürülebilir avantajlar sundu. Bu nedenle, tercih çelik strüktür yönünde kullanıldı.
Araştırmanın kurgu aşaması tamamlandıktan sonra, Grasshopper®’da dört aşamalı bir algoritmik modelleme süreci başladı (Şekil 04). İlk adım, temel geometrileri modellemeyi içermekteydi. İkinci adım, bir bilgisayar destekli mühendislik (CAE[7]) süreci olarak, algoritmik modele strüktürel hesaplamayı dahil etmekti. Üçüncü adım, bir bilgisayar destekli tasarım (CAD[8]) süreci olan çelik yapı bileşenlerini modellemekti. Dördüncüsü ise kodlama adımıydı, bir bilgisayar destekli üretim (CAM[9]) işlemi olan dijital üretim verilerini işlemeye odaklanmıştı. Tüm adımlar, tek bir Grasshopper® tanımında düzenlenmiştir.
Mimari tasarımı kodlayarak oluşturma yöntemi ile bilgisayar programlama teknikleri arasında bir ilişki bulunmaktadır. Bu ilişki, Kostas Terzidis (2006) tarafından biçim ve yapı verileriyle programlanmış bir algoritmik model ile bütünleştirmek için bir dizi tasarım eyleminin programlanması yöntemi olarak açıklanmaktadır.
Doktora çalışmasında kapsamında, söz geçen bütünleştirme eylemi için Grasshopper® yazılımından yararlanılmıştır. Bütünleşik model, strüktürel hesaplama, mimari tanımlar ve dijital fabrikasyon sürecinin planlanması gibi bileşenleri içermektedir. Ancak tasarım eylemlerinin bütünleşik hesaplamalı bir modele dahil edilmesi için, tasarım eylemlerinin sıralı bir biçimde temsiline olanak sağlayan bir platforma/yazılıma ihtiyaç duyulmaktadır. Bir başka ifadeyle belirli bir parametrenin değiştirildiğinde, bütün modelin ve ilişkilendirilmiş bütün bilginin bu değişiklikten özyinemeli[9] bir biçimde etkilenmesi gerekmektedir. Kodlamanın sentezi aşağıdaki gibidir.
3. Test maketi: strüktürel bileşenlerin görselleştirilmesi ve kurulum çalışması
Programlama ve kodlama aşamasının tamamlanmasının ardından, gerçek inşa sürecinin sağlamasını yapmak için test modelinin üretim aşamasına geçildi. Maketin zemini için 3 milimetre kalınlığında MDF ve strüktürel elemanlar için ise 1 milimetrelik maket kartonu malzeme seçildi. Tüm bileşenler hali hazırda algoritmik modelle entegre edilmiş olan yönergeler yardımıyla, CNC[10] makinası kullanılarak lazer kesim tekniği ile üretildi (Şekil 05).
4. Mimari Tasarım Yöntemi Olarak Kodlama
Ortak kullanımlı ev projesinin dijital üretim kodlama sürecinde kazanılan deneyimler ışığında, sürecin rutin bir “üç boyutlu modelleme” çalışmasına kıyasla avantajlar sunduğunu ifade etmek mümkündür. Algoritmik modelleme, birçok tasarımla ilişkili problemin eş zamanlı olarak iyileştirilmesini olanaklı kılmaktadır. Bunun yanı sıra, modellenmiş olan nesnenin üç boyutlu bilgilerini tasarımcının erişimine açık hale getirmektedir. Böylelikle tasarımcının, istediği zaman tasarım modelinin farklı bölümlerine geri dönüşler yapabilmesi mümkün olmaktadır. Kodlamanın, mimari tasarım pratiğinde uygulanmasıyla ilgili temel zorluk programlamanın daha spesifik bir bilgi birikimi gerektiriyor olmasıdır. Ancak bu engel bir kez aşıldıktan sonra dijital üretim kodlama yöntemi çok daha güvenilir ve sağlam sonuçlar elde edilmesini sağlamıştır. Kodlama, özellikle ana strüktür bir defa modellendikten sonra, biyo-iklimsel analiz, drenaj şeması, topografik ilişkiler gibi teknik konuları etkileyen farklı parametrelerin kolayca bütünleştirmesine olanak sağlamaktadır.
Algoritmik modelleme, mimari üretimi daha bilim-etkin hale dönüştüren bir süreçtir. Bu yazı, nasıl uyarlanabileceğini görmek amacıyla algoritmik modellemeyi, mimari tasarım sürecinin eskiz, çizim ve 3 boyutlu modelleme gibi diğer eylemleri ile bütünleştirme denemesi olarak değerlenlendirilebilir. Çalışmanın potansiyelleri, mimari tasarımın ortak paydası olan ve önemli ölçüde zaman gerektiren aşamaların otomasyonuna olanak sağlaması bağlamında projenin detaylandırılması aşamasında yatmaktadır. Algoritmik modelleme sayesinde tasarruf edilen zaman temsilden çok üretim aşamasındadır. Çünkü dosyadan-fabrikaya sürecinin bütününde, tasarıma doğrudan kılavuzluk yapar. Dosyadan-fabrikaya teriminde geçen “fabrika”, sadece mimari temsili değil aynı zamanda mimarlık nesnesinin üretimi için gerekli olabilecek tüm komut ve işlemleri kapsamaktadır.
Çalışmada, algoritmik modelleme ile yaygın mimarlık pratiğinin bir araya getirilmesine yönelik bir çaba harcanmıştır. Temel motivasyon, bu tür bir uygulamanın nasıl meydana gelebileceğini açıklığa kavuşturmaktır. Özellikle günlük bir uygulama için bu tür algoritmik tekniklerin kullanımının yetersiz oluşu göz önünde bulundurulacak olursa, bu çalışmada neden odakta yer aldığı anlaşılacaktır. Aynı zamanda profesyonel çalışmalarda uygulamaların desteklenmesi, disiplinin kapsamını genişletebilecek faydaları ortaya çıkarma potansiyeli taşımaktadır.
Gilles Deleuze’ün “Kıvrım” kavramında referansla Bernard Cache (1995) tarafından önerilen “objectile” tanımı, bu çalışmadaki temel kuramsal kılavuzlardandır. Carpo, “objectile“ın anlamını şu şekilde açıklamaktadır “[…] “objectile” bir nesne değil, bir algoritmadır – sonsuz çeşitlilikte nesneler belirleyebilen parametrik bir fonksiyondur, hepsi farklı (her parametre seti için bir tane) ancak hepsi benzerdir (altta yatan fonksiyon her şey için aynıdır) “(Carpo, 2011, s. 40). Dijital üretimde kodlama yöntemi, yalnızca tekil nesneler değil bunun yerine mimari “objectile” yaratma yeteneğine sahiptir ve bu şekilde mimar, tek bir tasarımın veya binanın değil, herhangi bir zamanda parametrik olarak düzenlenen yapım talimatlarının yazarı haline gelmektedir.
5. Mimari Tasarımda Kodlama Yöntemi Üzerine Değerlendirme
Perspektif çizimi ve serbest el çiziminin yanı sıra SketchUp®, AutoCAD®, 3DS MAX®, Blender®, veya Revit® ve ArchiCAD® gibi BIM yazılımları kullanılarak yapılan üç boyutlu modelleme hem mimarlık eğitiminde (fakültelerde) hem de profesyonel mimarlık yaşantısında yaygın olarak kullanılan tekniklerdir. .Ancak, algoritmik modelleme mimarlık eğitimi ve profesyonel mesleki uygulamaya kesintilerle ulaşmaktadır. Kullanıcıların henüz temel programlama becerilerinden yeterince haberdar olmamasından dolayı veya üreticilerin dijital teknolojiler hakkında henüz yeterli bilgi sahibi olmaması nedeniyle, inşaat alanında bahsedilen kesintiler halen devam etmektedir.
Strüktürel ön boyutlandırmanın algoritmik modele dahil edilmesi, mühendislik ve mimari tasarım disiplinlerinin entegrasyonuna bir örnek teşkil etmektedir. Sonuç olarak, çalışmada sunulan algoritmik model, bu iki disiplin arasındaki ilişkiyi eğitici biçimde görsel olarak açıklamanın bir yolunu keşfetmemizi mümkün kılmıştır. Bu çalışma, BIM sistemlerini özelleştirme fikrinin olanaklı olduğunu doğrulamıştır. Mühendislikle başlayan, daha sonrasında mimarlığa ve üretime uzanan “Bilgisayar destekli mühendislik, tasarım ve üretim (CAEDM)” tasarım süreci bu özelleştirmeye bir örnek olarak verilebilir.
Notlar
[1] CAEDM, Computer Aided Engineering Design and Manufacturing ifadesinin kısaltaması olarak kullaılmaktadır. Bilgisayar destekli mühendislik, tasarım ve üretim anlamına gelmektedir
[2] ‘Scripting’ terimi Türkçe’ye ‘betik’ olarak çevrilmektedir ancak bu yazı kapsamında yazının akışı ve kullanıldığı bağlan dikkate alınarak ‘kodlama’ biçiminde çevirmek tercih edilmiştir.
[3] https://en.wikipedia.org/wiki/Quonset_hut
[4] https://www.archdaily.com/394788/instant-house-at-school-winning-proposal-b2-architecture
[6] ‘Infill’ teriminin karşılında dolgu ifadesi kullanılmıştır.
[7] CAE: Computer Aided Engineering
[8] CAD: Computer Aided Design
[9] ‘Recursively’
[10] CNC: Computer numerical control
Kaynaklar
Cache, B. (1995). Earth moves: the furnishing of territories. Tradução do francês: Anne Boyman. M. Speaks (ed.). Cambridge e Londres: MIT Press.
Carpo, M. (2011). The alphabet and the algorithm. Cambridge: MIT Press.
Gregh, E. (1979). The Dom-Ino Idea. In: Oppositions 15/16: a journal for ideas and criticismo in architecture. Cambridge: MIT Press.
Habraken, N.J. (1972). Supports: an alternative to mass housing. London: The Architectural Press.
Terzidis, K. (2006). Algorithmic architecture. Oxford: Architectural Press.
METAMETRİK 