Strüktürel Ağlar

Günlük hayatımızda ilk bakışta fark etmesek de, çevremizde birçok özenle tasarlanmış, kendi kendine dönüşmekte ve inşa edilmekte olan sistem bulunmaktadır. Bu sistemler içlerinde dışardan kolay okunamayan iç-ilişkiler ve öz-üretim yeteneklerine sahiptir. Bu sistemlerin doğal varoluş halleri gereği autopoiesis kavramı altında kabul edilebilir. Özellike, canlılar içgüdüsel olarak yaşadıkları alanı en verimli şekilde kullanacak, bölgesinde aynı kaynakları kullanan diğer bireylere ve ölümcül çevresel koşullara karşı avantajlı olacak şekilde özelleşmişlerdir. Yaşam alanlarını sürekli bir biçimde en verimli ve güvenli olacak şekilde inşa eden karıncalar ve termitler, bu tür canlıların en önde gelen örneklerindendir.

Karınca ve termitlerin yaşam alanları; her bir yaşam hücresinin ilişkisi, su, sıcaklık ve havalandırma gibi çevresel faktörlerle verimli çalışması,  strüktürel dayanıklılığı ve verimli malzeme kullanımları hesaba katılınca  özenle tasarlanmış mekanlar ve formlar olarak düşünülebilir. Diğer bir yandan bu yaşam alanı oldukça iyi çalışan bir tasarım çözümünden öte kendini şekillendiren ve kendini yaratan bir üretken sistemin yansımasıdır.

Bu mekan ve strüktür üretimi bir L-Sistem/fraktal ürünü olarak değerlendirilebilir ve her bir adımı matematiksel ve geometrik yöntemlerle ifade edilebilir. Bu çalışma yapım yöntemindeki parametreleri ve sistemi referans alarak bu bilgiler ışığında özgün sonuçlar veren taşıyıcı ve estetik gerekliliklerini yerine getirebilen bir strüktürel eleman üretim sistemi ortaya çıkarmayı hedeflemektedir.

Çalışma sırasında Diffusion Limited Aggregation metodu 3 boyutlu düzlemde rastgele yayılma sürecini canlandırabilmek için kullanılan temel fonksiyondur. İstenilen sayıda döngü içerisinde hücresel yayılım sabit ve hareketli noktalar üzerinden ifade edilmiştir.  Tek bir başlangıç sabit noktası kendisine bağlanan hareketli noktalar sayesinde büyüyerek gelişmekte ve dallanmalar oluşturmaktadır.  Dallanan birimler bağlanmaların devam etmesiyle bir ağ örüntüsü halini almaktadır. Algoritma çalışırken bir hacim sınırlaması uygulanmakta ve hücrelerin sadece belirlenen sınırlar içerisinde yayılması sağlanmaktadır. Bu sınırlama taşıyıcı olarak kurgulanan sistemin mekansal ölçüler içerisinde kalması için önemlidir. Ek olarak mimari dil ile uyumlu olacak herhangi bir formu alması sağlanabilmektedir. Hücreler akış içerisinde nokta ile temsil edilmiş referans noktalar bu şekilde üretilmiştir sonrasında bu noktalar arasındaki ilişkiler yeniden yorumlanarak sırasıyla doğru parçaları, voxel hacim birimleri, dörtgen mesh, üçgenlleşmiş yumuşatılmış bir mesh yüzey olarak ifade edilmiştir.

Proje kapsamında çıktılar 250-300 cm aralığındaki özgün strüktürel elemanlardır. Her bir eleman yaklaşık 1000 büyüme hareketi sonucunda üretilmiştir ancak simülasyon sırasındaki hesaplama yükü sebebiyle toplamda 140 tekrarla ifade edilmiştir. Elde edilen çıktılar özgünlük ve ağsal ilişkiler kurarak büyüme açısından verimli sonuçlar verse de strüktürel analiz konusunda stabil sonuçlar verememektedir. Kolonların üretimi sırasında hareketli parçaların adım açıklığı, maksimum tutunma uzaklığı gibi parametreler kullanıcı tarafından girebilmektedir. Ağsı yapıyı koruyarak dayanıklı ürünler elde edebilmek için taşıyıcı elemanın ölçüsüne ve başlangıç noktasının konumuna göre uygun ayarları yapmak gerekmektedir. Sonuç olarak, karıncaların yuva yapma metodlarından yola çıkarak geliştirilen sistem istenen  hacim sınırları içerisinde biricik ürünler veren estetik ve strüktürel eleman üretmekte ve sonuçlar parametreler aracılığıyla istenen yönde şekillendirilebilmektedir. Yapılan strüktür analizlerinde ara kesit ölçüleri kritik seviyeye inen ürünlerin daha çok deformasyona uğradığı görülmektedir bu sebeple çalışma süresince dayanıklılık ve kılcallık etkisi göz önünde bulundurularak alternatifler üretilmiştir. Sonraki aşamalarda bu strüktürel elemanların strüktürel analizleri değerlendirilerek genetik algoritmalarla beraber optimize edilmesi ve başarılı sonuçların aynı tasarım dilini koruyarak ön plana çıkması öngörülmektedir.