Geri Dön

Modular kinetic system proposal with responsive design approach for acoustic paneling systems

Tepkisel tasarım yaklaşımı ile modüler kinetik akustik panel sistemi önerisi

PDF İndir

  1. Tez No: 725981
  2. Yazar: SUAT BATUHAN ESİRGER
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MİNE ÖZKAR KABAKÇIOĞLU
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Mimarlık, Architecture
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Bilişim Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Mimari Tasarımda Bilişim Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 96

Özet

Günümüzde insanların gündelik ihtiyaçları, teknolojik gelişmelerdeki hızlı artış sayesinde hiç olmadığı kadar dinamik hale gelmiştir. Yeni bilişim ve iletişim teknolojilerinin günlük yaşama entegrasyonu ile mimari bileşenler de bu dinamizmden etkilenmektedir. Sonuç olarak, etkileşimli ve uyarlanabilir yapı elemanları üzerine araştırma ve geliştirme, mimarlık camiasında yükselen bir trend haline gelmiştir. Ayrıca, mimari tasarımda ele alınan bilişim, sadece bir mekan tasarlama aracı değil, aynı zamanda bir mekanları akıllandırma ve değişen ihtiyaçlara adaptasyonunu sağlayan bir tasarım aracıdır. Dolayısıyla, bu tür mimari ortamlara entegre edilecek akıllı sistemler ve algoritmalar, bir mekanın dinamizmi ve etkileşiminde önemli bir rol oynamaktadır. Etkileşimin, mimariye en yaygın yansıması“tepkisel”tasarım yaklaşımıdır. Günümüz dünyasında, değişen ısı, ses, ışık ve nem seviyelerine cevap verebilecek kadar akıllı olan çok sayıda yapı elemanı bulunmaktadır. Bunların arasında, dış yüzey bileşenleri, genellikle ısı ve ışık kontrolü sağlamaktadır. Öte yandan, iç bileşenler daha çok gürültü kontrolü ve akustik konfor gibi sesle ilgili girdilerle çalışmaktadır. İşitsel girdi, yaklaşan tehlikeye karşı uyardığı için canlıların günlük etkileşimleri sırasında kilit bir unsurdur. Hayatta kalma içgüdülerini takip eden akustik konfor, hem fiziksel hem de zihinsel sağlık konularında önemli bir yer arz etmektedir. Bununla birlikte akustik ile hastanelerdeki nüfusun refahı arasındaki ilişki bir çok çalışmada ortaya konmuştur. Kanıtlar göstermektedir ki, işitsel koşulların, iyileşme sürecine yardımcı olmak veya kaygı veya stresle ilgili koşullara neden olmak gibi hasta sağlığında önemli bir rol oynamaktadır. Bu nedenle işitsel girdi, hem doğal hem de insan yapımı ortamlarda dikkate alınması gereken bir konudur. Ancak akustik rahatsızlıkla sıklıkla karşılaşmaktayız ve en yaygın şekli“gürültü”olarak adlandırılmaktadır. Gürültünün sağlık sorunlarına neden olduğu kadar, amaçsız ve aşırı sessiz akustik koşulların da kopukluk hissine yol açabileceği, uzun dönemde akıl sağlığı sorunlarına sebep olabileceği bilinmektedir. Bu sorunla başa çıkmak için geleneksel yaklaşım, sorunlu alana statik, uyarlanmayan, ses emici veya saçıcı malzemeler eklemektir. Günümüz mekanlarında, çok boyutlu bir dinamizm olduğundan, özellikle çok işlevli mekanlar için gün boyunca oluşabilecek çeşitli senaryoların gürültü seviyelerine yönelik gereksinimleri karşılayacak tasarım elemanlarına başvurulmalıdır. Bu araştırmada, iç mekan akustik konfor çözümü olarak, ses emici uyarlanabilir panellerin araştırılması ve geliştirilmesine odaklanmaktadır. Bu tez çalışmasının araştırma konusu, ses profili dinamik olan iç mekanlardaki akustik konforu, kinetik ses yutucu mekanizmalar aracılığıyla iyileştirme sorusudur. Yapılan çalışmalardan elde edilen bulgular doğrultusunda bu konforun kinetik sistemlere dayalı olarak artırılması potansiyeli olduğu ortaya konmuştur. xxvi Bu kapsamda, ortam ses basınç seviyeleri harekete dönüştürülerek, iç mekan ses performansını dengeleyen ve görsel etkileşimi ile kullanıcı ile mekan arasındaki bağı güçlendiren modüler ve etkileşimli bir yüzey deseni çalışılmıştır. Buna ek olarak, çalışma, bahsedilen bileşenlerin prototip üretim süreçlerini içermektedir. Bu amaçla önerilen paneller, fiziksel olarak yaklaşık 1x1m boyutlarında, elektro-mekanik dış ve iç ses yutucu olarak üretilmektedir. Modüllerin kontrol mekanizmasını, bir Arduino Nano kartı, aktüatörler ve ses seviyesi sensörlerinden oluşturur. Arduino Nano, aktüatörleri kontrol etmek için ses şiddeti sensöründen değeri okuyan ve hareketi hesaplayan bir mikroişlemci görevi görür. Aktüatörler, ön plakaların açıklığını değiştirerek sistemin arkasında bulunan yutucuya geçen ses dalgalarını düzenler. Bu nedenle sistem bu ön paneller yardımıyla emilecek veya saçılacak ses miktarını kontrol etmeyi başarmaktadır. İris diyafram yaprakları PETG malzemesi ile 3B basılır. Dişliler, yapı elemanları ve dış yüzeyler katmanlı üretim tekniklerinden olan üç boyutlu baskı teknolojileri ile üretilmektedir. Modüler sistemin sürdürülebilirliği için kullanım ömrü ve kullanım sonrası atık faktörleri kilit noktalar olarak kabul edilir. Bu göz önünde bulundurularak, dış malzeme biyolojik olarak parçalanabilen bir biyoplastik olup, diyafram yapraklarında kullanılan PETG malzemesi geri dönüştürülebilir. Bunların arkasında bulunan, ses emici malzeme olarak da, biyolojik olarak parçalanabilen akustik köpük kullanılmaktadır Yukarıda bahsedilen sistem, çevresel işitsel girdilere hem performatif hem de görsel olarak tepki verir. Yapının dinamizmi ve çeşitli ses seviyelerine yönelik tepkiler dijital simülasyonlarla değerlendirilir. Bu nedenle sistem, sesin hem performansına hem de görselleştirilmesine odaklanması bakımından mevcut tepkisel mimari bileşenlerden farklıdır. Bu araştırmanın sonucunda, Adaptif Kinetik Modül önerisi, çevresel gürültünün görsel bir temsili ile performatif bir akustik konfor arttırıcı olarak değerlendirilmiştir. Tezin amacı ve kapsamı giriş bölümünde tartışılmıştır. Bu araştırma kapsamında iç mekan akustik konforunun, ses profilinin değişkenlik gösterdiği mekanlarda iyileştirilmesi üzerine, adaptif ve tepkisel ses yutucu panellerin etkilerinin araştırılması yapılmıştır. Bu kapsamda önerilen bu tepkisel adaptif panelin, fiziksel prototipinin, yeni nesil üretim teknolojileri ile üretilmesi ve denenmesi ele alınmıştır. İkinci bölüm, tepkisel mimari bağlamında mevcut akustik kavramlara odaklanmaktadır. Bina akustiği terminolojisinin yanı sıra ses seviyesi ve kalitesinin insan sağlığı üzerindeki etkilerini literatürdeki tepkisel emsallerle birlikte ortaya çıkarmaktadır. Bu bölümde, tasarım gereksinimleri, ses yutma çözümleri ve örnek olay incelemelerinin üretim süreçleri sunulmaktadır. Bahsedilen çalışmalar, kullanılan malzemelere ve tercih edilen yöntemlere göre değerlendirilmektedirler. Üçüncü bölümde, önerilen bir tepkisel modül tanıtılmıştır. Üretim yöntemleri ve malzeme seçiminden fiziksel uygulamaya kadar olan süreçler bu bölümde açıklanmakta ve değerlendirilmektedir. Sistemin üretiminde ağırlıklı olarak katmanlı üretim tekniklerinden olan üç boyutlu yazıcılar kullanılmıştır. Üretim yönteminin bu şekilde belirlenmesinin tasarıma yansıması olmuş, sistemin tasarımında özellikle toleranslar ve de formlar, üç boyutlu yazıcıların kabiliyetleri dahilinde optimize edilmiştir. Bu tasarım yaklaşımı, sistemin dünya üzerindeki diğer FDM tipi yazıcılar ile üretilebilmesini, dolayısıyla üretimin tekrarlanabilirliğini sağlamaktadır. Sistem, dört ana bölümden oluşmaktadır, bunlar dışarıdan içeriye doğru; yansıtıcılık görevi gören ön paneller, ses geçirgenliğini belirleyen adaptif diyafram yaprakları, bu yaprakların hareketini kontrol eden elektromekanik sistem ve en arkada bulunan ses xxvii yutucu yüzeyden oluşmaktadır. Kısaca sistem, yansıtıcı bir yüzey olarak görev alan ana modül yüzeyinin üzerinde açılmış dairesel boşlukların, diyafram benzeri bir mekanizma ile açıklığının kontrol edilmesinden, bu sayede arkadaki ses yutucu malzemeye ulaşan ses dalgalarının regüle edilmesiyle, gürültü kontrolünün sağlanması prensibiyle çalışmaktadır. Sistemin tepkiselliğini sağlamak adına geliştirici kartları ve ses girdisini ölçmek için ses sensörleri kullanılmıştır. Ölçülen bu ses verileri, mikrokontrolcü tarafından işlenerek motor hareketine çevrilmekte ve bu da sistemin ses geçirgenliğini modifiye etmektedir. Bu bölümün sonunda, nihai sistem kararları açıklanmakta, panellerin test sonuçları ve sistemin gerçek dünya performansından elde edilen bulgular tartışılmaktadır. Son bölümde ise simülasyonlar sonucunda Tepkisel Kinetik Modül önerisi değerlendirilmiş ve gelecekteki potansiyelleri ile geliştirme olanakları tartışılmıştır. Bilgisayar modellemesi olarak Rhinoceros programının Grasshopper eklentisindeki parametrik tasarım algoritmaları kullanılarak, farklı akustik durum senaryoları için, sistemin tepkisi simüle edilmiştir. Kullanılan üretim teknikleri itibariyle karşılaşılan avantaj ve dezavantajlar ele alınmış, ölçeklenebilirlik ve erişilebilirlik kalemleri ile tekrarlanabilirlik konuları incelenmiştir. Seri üretim detayları, görsel tatmin sorunları ve sistemin sağlıkla ilgili yönleri, ortaya çıkan geliştirme olanakları ele alınmıştır.

Özet (Çeviri)

The regular needs of people are dynamic as they had never been before, thanks to the rapid increase in technological developments. Architectural components are also affected by this dynamism with the integration of new computer and communication technologies into daily life. As a consequence, research and development on interactive and adaptive building elements became a rising trend in the architectural community. Moreover, in today's architecture, the computational approach has become a tool for designing intelligent spaces, rather than being a tool for designing ordinary spaces. Due to this trend, using algorithms, computations, and intelligent systems in designed environments became essential, considering that it is playing an undeniable role in the interactivity of a space. The most common reflection of interactivity on architecture is the“responsive”design approach. In today's world, there is a good quantity of building elements that are intelligent enough to respond to changing heat, sound, light, and humidity levels. Among them, exterior surface components are commonly subject to heat and light control. On the other hand, interior components are more related to sound-related inputs such as noise control and acoustic comfort. Auditory input is already a key element during the daily interactions of living beings, as it warns of impending danger. Followed by survival instincts, acoustic comfort becomes essential for both physical and mental health. Studies show that there is a significant amount of association between acoustical comfort and the well-being of living beings. Prolonged and repeated exposure to poor acoustic comfort, especially an uncontrolled noise environment, can cause anxiety, headaches, and many more stress-related health conditions. Therefore, it is a must-consider topic in both natural and man-made environments. However, we encounter acoustic discomfort often, and in its most common form called“noise”. It is also a fact that as much as the noise causes health issues, aimlessly and excessively quiet acoustic conditions can lead to a feeling of detachment, considering the lack of background sound might cause disassociation from the related environment, leading to mental health problems in the following term. The conventional approach to deal with this problem is to add static, non-adaptive, sound-absorbing, or scattering materials to problematic space. Since there is multidimensional dynamism in space, design requirements should consult for the noise levels of various scenarios that can occur throughout the day, especially for multifunctional places. This thesis focuses on the research and development of sound-absorbing responsive panels as indoor system solutions. The research question of this thesis is if it is possible to improve the acoustical comfort of indoor spaces which has dynamic noise profiles, based on the help of sound-

Benzer Tezler

  1. Tez No

    517429

    Ses verileri etkileşimli dinamik adaptif bir cephe önerisi: Sound shıeld

    Dynamic adaptive facade proposal with sound data interaction: Sound shield

    ÖZNUR ÇAKIR AYDOĞAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Mimarlıkİstanbul Teknik Üniversitesi

    Bilişim Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MELTEM AKSOY

  2. Tez No

    432039

    Bioinspired kinetic architecture and adaptive component design proposal

    Biyolojiden esinlenmiş kinetik mimari ve uyarlanabilir bileşen tasarım önerisi

    AISA ATAWULA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    MimarlıkYıldız Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. TOGAN TONG

  3. Tez No

    304816

    Modüler volanda enerji depolama

    Flywheel kinetic energy storage system

    FIRAT ALTAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Makine MühendisliğiEge Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYDOĞAN ÖZDAMAR

    YRD. DOÇ. DR. SİNAN GÜNGÖR

  4. Tez No

    895559

    Lineer indüksiyon fırlatıcıların çoklu eviriciler ile tasarımı

    Design of linear induction launchers with multi-stage inverters

    SERKAN DOĞANGÜNEŞ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGebze Teknik Üniversitesi

    Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ABDULKADİR BALIKÇI

  5. Tez No

    131083

    Development of transient model of a pebble bed helium cooled reactor

    Bir çakıl yataklı helyum soğutmalı reaktörün dinamik modelinin geliştirilmesi

    HASAN DİKMEN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2003

    Nükleer MühendislikHacettepe Üniversitesi

    Nükleer Mühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. CEMAL NİYAZİ SÖKMEN

Geri Dön