Contribution of Lightweight Building Materials to Contemporary Construction

Öz

Starting from ancient times to today's contemporary structures, architecture has always been in human life. Therefore, in line with the needs, from tents formed by a cover mechanism to today's skyscrapers, structures have always developed with many phases. With the influence of the Industrial Revolution, the acceleration of technology in the 20th century directly changed and developed the building sector. The application of new materials added to the architecture has revealed different concepts in the building and has become more preferable. Materials that used to be carriers separated the form and structure of the building, became the design language of architects and engineers. Also, started to offer more accessible solutions. Lightweight materials, which were produced in the 20th century and are still being developed in the existing building stock, are the last stage of structural systems and has been an answer to many problems in buildings. Light structural materials, consisting of steel, reinforced concrete, glass systems, wooden systems, pneumatic systems, membrane and textile systems, have a building function; It brings many advantages such as sustainability, energy efficiency, use of recyclable materials, behavior in case of disaster, contributions to smart architecture, permeable spaces and accessible space organization design. In this study, while being included in the structure and form of the structures, the effects of lightweight structural materials on the design, their contribution to the structure and its environment, its effect on sustainable and recyclable building design, its effects on the structure during earthquake and fire, and their contribution to post-disaster temporary housing were examined.

Anahtar Kelimeler

• Contemporary architecture
• lightweight structural materials
• lightweight construction
• innovative materials and their advantages

Hafif Strüktür Malzemelerinin Çağdaş Mimaride Yapıya Katkıları

Öz

Eski çağlardan başlayıp, günümüz çağdaş yapılarına kadar gelen mimari, insanoğlunun hayatının hep bir köşesinde bulunmuştur. Dolasıyla ihtiyaçlar doğrultusunda, bir örtü düzeneği sayesinde oluşturulan çadırlardan, günümüz gökdelenlerine kadar birçok evre ile yapılar hep gelişmiştir. Sanayi Devrimi’nin de etkisiyle 20. yy içerisinde teknolojinin daha da hızlanması direkt olarak yapı sektörünü de değiştirip, geliştirmiştir. Mimariye katılan yeni malzemelerin uygulanması, yapıda farklı kavramları ortaya çıkarmış ve daha tercih edilir nitelikte olmuştur. Eskiden taşıyıcı özelliğinde olan malzemeler, yapının formuyla strüktürünü ayırıp, mimar ve mühendislerin tasarım dili haline gelmiş ve daha ulaşılabilir çözümler sunmaya başlamıştır. Özellikle 20. yy içinde üretilen ve mevcut yapı stoğunda hala geliştirilmeye devam eden hafif malzemeler, strüktür sistemlerin geldiği son aşama olup, yapılardaki birçok soruna cevap vermektedir. Çelik, katkılı beton, cam sistemler, ahşap sistemler, pnömatik sistemler, membran ve tekstil sistemlerden oluşan hafif strüktür malzemeleri, yapı fonksiyonuna; sürdürülebilirlik, enerji etkinliği, geri dönüştürülebilir malzeme kullanımı, afet durumundaki davranışı, akıllı mimariye katkıları, geçirgen alanlar ve erişilebilir mekân organizasyonları tasarımı gibi birçok avantajı da beraberinde getirmektedir. Bu çalışmada, hafif strüktür malzemelerin yapıların strüktür ve formuna dahil olurken tasarıma etkileri, yapıya ve çevresine katkısı, sürdürülebilir ve geri dönüştürülebilir yapı tasarımına etkisi, deprem ve yangın anında yapıya etkileri, afet sonrası geçici yapılaşmaya katkıları incelenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Çağdaş mimari
• hafif strüktür malzemeleri
• hafif yapı
• yenilikçi malzemeler ve avantajları

Teşekkür

Bu çalışma, 2022 yılı içerisinde tamamlanan “Çağdaş Hafif Strüktür Malzemelerinin Yapı Formunda Kullanımı ve Tasarıma Etkisi” (Gökalp, 2022) başlıklı yüksek lisans tezi verileri ile 17-21 Mart 2022 tarihinde 2. Uluslararası Antalya Bilimsel Araştırmalar ve Yenilikçi Çalışmalar Kongresi’nde “Design Effect of Light Structure Materials Used in Contemporary Additions in Historic Buildings” başlığı altında sözlü bildiri olarak sunulan ve sempozyum özet bildiri kitabında yayınlanmış olan veriler kullanılarak hazırlanmıştır.

Kaynakça

1. Alioğlu, T. (2018). Tekstil esaslı malzemelerin mimaride kabuk tasarımında kullanımı ve sürdürülebilirlik açısından değerlendirilmesi. Doktora Tezi, İstanbul Aydın Üniversitesi, Fen Bilimler Enstitüsü, Mimarlık Anabilim Dalı, İstanbul, Türkiye.
2. Altun, T. D. A. (2007). Geleceğin mimarlığı: bilimsel-teknolojik değişimlerin mimarlığa etkileri. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, 9(1): 77-91.
3. Charest, P., Shepherd, P., Harris, R., Potvin, André, Demers, C., Ménard, S. (2019). Patchwork Gridshells: Using Modularity to Facilitate Prefabrication and Simp-lify Construction. Journal of the International Association for Shell and Spatial Structures, 60:176–188.
4. Dansık, F., Şahin, M. (2016). Germe sistemlerin yapısal tasarım ilkeleri. 6. Çelik Yapılar Sempozyumu, Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi, İstanbul, Türkiye.
5. Ekinci, S., Eşsiz, Ö., Elemanlar, S. K. (2005). Deprem bölgelerinde hafif çelik yapım sistemleriyle üretilen konut-ların uygulanabilirliği. Kocaeli 2005 Deprem Sempozyumu, Kocaeli, Türkiye.
6. Ercan, S. K. (2018). Biyomimetik strüktürlerin örneklerle irdelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Mimarlık Anabilim Dalı, İstanbul, Türkiye.
7. Floyd, O. A., Nilson S. H. and Salvador, M. (1986). Mechanical properties of high-strength lightweight concrete. ACI Journal, 606-613.
8. Fritzsche, J. C. (2013). Gridshell efficiency optimization optimizing efficiency form- & grid-configuration through iterative approximation and minimization strain energy. Yüksek Lisans Tezi, Eindhoven Teknik Üniversitesi, Mimarlık Anabilim Dalı, Eindhoven, Hollanda.

9. Gezer, H. (2008). Üretim alanında tekstil ve mimari arasındaki etkileşim. İstanbul Ticaret Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 7(13): 21-50.
10. Gezer, H. (2012). Malzemenin gizil güçlerinin mimariye katkısı. İstanbul Ticaret Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 97-118.
11. Gökalp, D. (2022). Çağdaş hafif strüktür malzemelerinin yapı formunda kullanımı ve tasarıma etkisi. Yüksek Lisans Tezi, Burdur Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Mimarlık Anabilim Dalı, Burdur, Türkiye.
12. Haddal Mork, J., Dyvik, S., Manum, B., Ronnquist, A., Labonnote, N. (2016). Introducing the segment latha simplified modular timber gridshell built in Trondheim. Norveç.
13. İnner, S. (2019). Biyomimikri ve parametrik tasarım ilişkisinin mimari alanında kullanımı ve gelişimi. Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi, Uluslararası Hakemli Tasarım ve Mimarlık Dergisi,1(1):15-29.
14. Kılınç, G. A., Sev, A. (2020). Ekonomik ve teknolojik faktörlerin yüksek ofis yapılarının ortaya çıkışı ve gelişimi üzerindeki etkisi. Mimarlık ve Yaşam Dergisi, 5(1): 161-179.
15. Koç, S., Gür, N. V. (2021). Mimaride etkin strüktürler olarak ahşap ızgara kabukla. Kocaeli Üniversitesi Mimarlık ve Yaşam Dergisi, 6(2): 349-369.
16. Kronenburg, R. (2007). Flexible architecture that responds to change. Laurence King Publishing, Londra, İngiltere.
17. Kubo, M., Salazar J. (2004). Verbs. Architecture Boogazine, Aktar, Barselona, İspanya.
18. Kurzweil, R. (1999). The age of spiritual machines. Viking Press.
19. Leackh, N., Turnbull D., Williams C. (2004). Digital tecto-nics. Wile-Academy, Artmedia Press Ltd, Londra, İngiltere.
20. Mestan, A. (2019). Açık ofis iç mekan tasarımının kullanıcıların algısal değerlendirmeleri üzerindeki etkisinin belirlenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ağaç İşleri Endüstri Mühendisliği Anabilim Dalı, Ankara, Türkiye.
21. Naicu, D., Harris, R., Williams, C. J. K. (2014). Timber gridshells: design methods and their application to a temporary pavilion. Quebec City, Canada.
22. Paoli, C. (2007). Past and future of grid shell structures. Yüksek Lisans Tezi, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü, İnşaat ve Çevre Mühendisliği Anabilim Dalı, Cambridge, Amerika Birleşik Devletleri.
23. Pilar Echavarria M. (2005). Portable artchitecture and unpredictabel surronding. Structure Publishing Carles Broto, Barselona, İspanya.
24. Ritter, A. (2007). Smart materials in architecture. Birkhauser, Berlin, Almanya.
25. Sancak, E., Şimşek, O. (2006). Yüksek sıcaklığın silis dumanı ve süper akışkanlaştırıcı katkılı hafif betona etkileri. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 21(3):443-450.
26. Savcı, S., Dikmen, Ç. B. (2015). İnşaat sektöründe geri dönüşüm kaynağı olarak cam malzemelerin yeniden kullanımı. 2. Uluslararası Sürdürülebilir Yapılar Sempozyumu, Ankara, Türkiye.
27. Sev, A., Gür, V., Özgen, A. (2003). Cephenin vazgeçilmez saydam malzemesi cam. 2. Ulusal Yapı Malzemeleri Kongresi, Ankara, Türkiye.
28. Songel, J. M. (2020). Sustainability lessons from vernacular architecture in Frei Otto’s work: tents and gridshells. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, XLIV-M-1–2, 233-240.
29. Sönmez, B., Kıasıf, G. Ç. (2018). Çevresel, sosyal ve ekonomik bağlamda akıllı cephe sistemlerinin sürdürüle-bilir kalkınmaya etkileri. Haliç Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 1: 63-98.
30. Tekgüvercin, Z. D. (2002). Uzay kafes sistemler; tarihi gelişim, güncel durum. Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, Türkiye.
31. Tuğrul, F., Sev, A. (2015). Geleceğin sürdürülebilir yapı teknolojilerine bir bakış: hafif strüktürler. 2. Uluslararası Sürdürülebilir Yapılar Sempozyumu, Ankara, Türkiye.
32. Uysal, A. (2004). Yüksek sıcaklığın beton üzerindeki etkileri. Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, İstanbul, Türkiye.
33. Yıldırım, S. G. (2003). Hafif çelik taşıyıcılı endüstrileşmiş konutlarda tasarım verileri. Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Mimarlık Ana-bilim Dalı, İstanbul, Türkiye.
34. URL-1 (2022). Çeliğin tarihçesi. https://www.etnacelik.com.tr/celigin-tarihcesi/ (Erişim Tarihi: 09.05.2022)
35. URL-2 (2011). Özellikli camların mimaride kullanımı. https://www.cativecephe.com/yayin/656/ozelliklicamlarinmimaridekullanimi_19491.html#.Ynpw4fNBzIU (Erişim Tarihi: 13.05.2022)
36. URL-3 (2008). Masdar Genel Merkezi. https://archinect.com/soyounglee/project/masdar-headquarters (Erişim Tarihi: 23.05.2022)
37. URL-4 (2022). Masdar Genel Merkezi. http://smithgill.com/work/masdar_headquarters/ (Erişim Tarihi: 08.06.2022)
38. URL-5 (2017). Saydam beton tasarımı. https://insapedia.com/saydam-beton/ (Erişim Tarihi: 06.06.2022)
39. URL-6 (2015). Santiago Calatrava. https://calatrava.com/projects/bce-place-galleria-heritage-square-%20toronto.html?view_mode=gallery,% (Erişim Tarihi: 23.05.2022)
40. URL-7 (2007). Turning Torso. http://mimdap.org/2007/08/hsb-turning-torso/ (Erişim Tarihi: 09.06.2022)
41. URL-8 (2012). Turning Turso structure. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Turning_Torso_structure.svg (Erişim Tarihi: 23.05.2022)
42. URL-9 (2004). Turning Turso. https://edoc.site/turning-torso-malmo-pdf-free.html (Erişim Tarihi: 23.05.2022)
43. URL-10 (2020). Membran nedir. http://propermembran.com/membran-nedir/ (Erişim Tarihi: 13.05.2022)
44. URL-11 (2009). Tekstil mimarlığı. http://www.fabricart.com.tr/technical-informations/textile-architecture/ (Erişim Tarihi: 13.05.2022)
45. URL-12 (2017). Münih Olimpiyat Stadyumu. https://www.arkitektuel.com/munih-olimpiyat-stadyumu/ (Erişim Tarihi: 06.06.2022)
46. URL-13 (2017). Münih Olimpiyat Stadyumu. https://www.arkitektuel.com/munih-olimpiyat-stadyumu/ (Erişim Tarihi: 09.06.2022)
47. URL-14, (2016). Germe sistemlerin yapısal tasarım ilkele-ri. http://imoistanbul.org/imoarsiv/seminer-notlari-nisan-2016/tekil/fevzi-dansik/5fevzi-dansik.pdf (Erişim Tarihi: 13.05.2022)
48. URL-15 (2017). Münih Olimpiyat Stadyumu. https://www.arkitektuel.com/category/projeler/kamusal/spor/ (Erişim Tarihi: 24.05.2022)
49. URL-16 (2016). İnşaat mühendisliğin faydaları ve uygu-lamaları. https://theconstructor.org/structures/tensegrity-structures-benefitsapplications/14181/ (Erişim Tarihi: 09.06.2022)
50. URL-17 (2019). Membran sistem ve çeşitleri. https://insapedia.com/membran-sistemler-ve-cesitleri/ (Erişim Tarihi: 13.05.2022)
51. URL-18 (2015). Eden Projesi. https://gaiadergi.com/dunyanin-en-buyuk-serasi-eden-projesi/ (Erişim Tarihi: 09.06.2022)
52. URL-19 (2018). Son-O-House by NOX/Lars Spuybroek. https://parametric-architecture.com/son-o-house-by-nox-lars-spuybroek/ (Erişim Tarihi: 13.05.2022)
53. URL-20 (2018). Son-O-House. https://www.evdh.net/sonohouse/ (Erişim Tarihi: 06.06.2022)
54. URL-21 (2018). Odate Dome. https://www.arkitektuel.com/odate-dome/ (Erişim Tarihi: 14.05.2022)
55. URL-22 (2015). Broadfield House Cam Müzesi. http://www.spirit-architects.london/broadfield-house-glass-museum (Erişim Tarihi: 07.06.2022)
56. URL-23 (2019). Deprem nedir deprem kılavuzu. http://imranli.gov.tr/deprem-nedir-deprem-klavuzu (Erişim Tarihi: 16.05.2022)
57. URL-24 (2015). Çelik yapıların yangına karşı korunması. http://endurans.com.tr/celik-yapilarin-yangina-karsi-korunmasi/ (Erişim Tarihi: 16.05.2022)