Minimization of geometric differences in discrete shells:a computational design method between standardization and customization
Ayrık kabuklarda geometrik çeşitliliklerin en aza indirilmesi: standardizasyon ve özelleştirme arasında bir hesaplamalı tasarım yöntemi
- Tez No: 969447
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ SEÇKİN KUTUCU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mimarlık, Architecture
- Anahtar Kelimeler: Hesaplamalı tasarım, Parametrik modeller, Tasarım optimizasyonu, Yığın kişiselleştirme, Computational design, Parametric models, Design optimization, Mass customization
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yaşar Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mimarlık Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mimari Tasarım Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, ayrık kabuk yapılarının elemanları arasındaki geometrik farklılıkların en aza indirilmesi konusunu standardizasyon ile özelleştirme yöntemleri ara kesitinde hesaplamalı bir tasarım yöntemi aracılığıyla ele almaktadır. Bu çalışma, ayrık kabuk elemanlarındaki geometrik çeşitliliğin azaltılması sorununu detaylandırmakta ve benzerlik, çift eğrilikli mimari yüzeyin yaklaşık olarak temsil edilmesi ve inşa edilebilirlik kriterleri dikkate alınarak yapı elemanlarının tasarımı ve optimizasyonu için bir yöntem önermektedir. Bireysel olarak ön üretimli elemanlardan oluşan ayrık kabuk sistemleri, yapısal verimlilik, malzeme kullanımı ve mimari esneklik açısından önemli avantajlar sunmaktadır. Ancak bu elemanların geometrik karmaşıklığı, tasarım, üretim ve montaj aşamalarında çeşitli zorluklara yol açmaktadır. Bu araştırmanın amacı, kabuk elemanlarının geometrik çeşitliliğini azaltan bir hesaplamalı iş akışı geliştirerek söz konusu zorlukları aşmak ve üretim ile montaj süreçlerini kolaylaştırmaktır. İlk olarak, düzlemsel dörtgen yüzeylerden oluşan ayrık bir topoloji elde etmek ve bu yapı üzerinden pürüzsüz, çift eğrilikli bir yüzeyin yaklaşık temsiline ulaşmak amacıyla gevşeme tabanlı bir form bulma yöntemi kullanılmıştır. Ardından, ayrık kabuk elemanlarının benzerliklerine dayalı kümeleme ve optimizasyon süreçleri uygulanmış; bu süreçlerde eğrisel yüzey yaklaşımından sapmaların en aza indirilmesi, komşu eleman düzlemleri arasındaki dihedral açıların ve ortak kesişim düzlemlerinin optimizasyonu gözetilmiştir. Önerilen yaklaşım, kullanıcı tarafından tanımlanmış hata eşik değerini sağlarken ayrık kabuk elemanları arasındaki geometrik farklılıkların azaltılmasını mümkün kılmaktadır. Bu yöntemin uygulanabilirliği ve uyarlanabilirliği, farklı sınır koşullarına, destek yapılarına ve toplam yüz sayısına sahip çeşitli topolojiler üzerinde gerçekleştirilmiş vaka çalışmalarıyla ortaya konmuştur. Bu çalışmanın temel katkıları arasında, funiküler kabuk geometrilerine özgü yeni ayrıklaştırma yöntemlerinin geliştirilmesi, üretime duyarlı tasarım stratejilerinin uygulanması ve yöntemin gerçek dünya vaka çalışmalarıyla doğrulanması yer almaktadır. Araştırma bulguları, ayrık kabuk elemanlarının geometrik çeşitliliğinin azaltılmasının, yapısal performanstan ödün vermeksizin daha verimli üretim süreçlerine olanak tanıdığını göstermektedir. Bu da, ayrık kabuk sistemlerinin çağdaş mimarlıkta daha yaygın olarak benimsenmesine katkı sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis examines the minimization of geometric differences in members of discrete shell structures through a computational design method that balances standardization and customization. This research addresses the challenge of reducing the geometrical variety in discrete shell elements by introducing a method to design and optimize constituent members considering their similarity, approximation of the double-curved architectural surface, and buildability. Discrete shells, composed of individual prefabricated elements, offer significant advantages in terms of structural efficiency, material usage, and architectural flexibility. However, the geometric complexity of these elements poses challenges in design, fabrication, and assembly. The research aims to address these challenges by developing a computational workflow that reduces the geometric diversity of shell elements, thereby simplifying their production and assembly. First, a relaxation-based computational form-finding method was employed to generate a discrete topology with planar quad faces and an approximated smooth, double-curved surface. Then, clustering and optimization procedures were performed based on face similarities, aiming to minimize deviations from the smooth surface approximation and the dihedral angle between the planes of neighboring elements and their optimal intersection plane. The proposed approach can reduce the geometrical differences in discrete shell elements while satisfying the user-defined error threshold. The viability and adaptability of the proposed approach were demonstrated in distinct cases that include various structured topologies with different boundary conditions, support settings, and total face count. Key contributions of this research include the development of new discretization procedures tailored to funicular shell geometries, the implementation of fabrication-aware design strategies, and the validation of the method through real-world case studies. The findings demonstrate that reducing the geometric differences in discrete shell elements leads to simpler fabrication and assembly processes, while achieving satisfactory structural performance, ultimately contributing to the broader adoption of discrete shell systems in contemporary architecture.
Benzer Tezler
- Genelleştirilmiş öngörülü kontrol algoritmaları
Generalized predictive control algorithms
TANER ARSAN
Doktora
Türkçe
1999
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. ATİLLA BİR
- A robust process model with two-stage optimization methodology for liquid composite molding process
Sıvı kompozit kalıplama yöntemi için iki aşamalı optimizasyon metotolojisi ile güçlendirilmiş bir süreç modeli
MAHSA SEYED NOURANI
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Makine MühendisliğiSabancı ÜniversitesiÜretim Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HATİCE SİNEM ŞAŞ ÇAYCI
PROF. DR. MEHMET YILDIZ
- Kaynak kısıtlı proje programlama problemlerinin çözümü için yeni yöntem ve algoritmalar
New methods and algorithms for solving the resource-constrained project scheduling problem
İHSAN UĞUR
- Çift fazlı malzemelerin şekil değişimi davranışının sonlu elemanlar yöntemi ile parametrik analizi
Başlık çevirisi yok
CENK UĞUR SERMET
- Kriging interpolasyonu kullanan vekil modeller ile gemi kıç formunun viskoz direnç yönünden optimizasyonu
Aft form optimization of ships for minimum viscous resistance by using kriging metamodeling technique
HAYRİYE PEHLİVAN SOLAK
Doktora
Türkçe
2020
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER GÖREN