Determining the detail design principles of external wall through case study analysis and proposal of a design-support tool prototype
Vaka analizi yöntemiyle dış duvar detay tasarım ilkelerinin belirlenmesi ve bir tasarım destek aracı prototipi önerisi
- Tez No: 998670
- Danışmanlar: PROF. DR. FATİH YAZICIOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mimarlık, Architecture
- Anahtar Kelimeler: Ayrıntı, Detay düzeyi, Dış duvarlar, Hesaplamalı tasarım, Vaka analizi, Detail, Detail level, External walls, Computational design, Case study
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mimarlık Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Çevre Kontrolü ve Yapı Teknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Mimarlıkta teknolojinin gelişimi ve çağdaş mimarideki artan form çeşitliliğiyle birlikte, mimari detay oluşturmada tasarımcılar daha kompleks sorunlara çözüm üretmek durumunda kalabilmektedirler. Çağdaş mimarideki form çeşitliliği, öncelikle teknolojik yeniliklerin sürekli gelişimine dayanır. Bu sistemlerin karmaşıklığı, belirli hiyerarşiler ve prensipler üzerinde düşünmeyi ve disiplinli bir detaylandırmayı gerektirir. Tasarımcı, malzeme seçiminde, hiyerarşisinde en uygun kombinasyonunu belirlemede, optimizasyonunda önemli bir rol oynar. Bu tezde, detay tasarımında karşılaşılan problemlere çözüm üretecek, özgün detay tasarımı konusunda gerekli bilgiyi sağlayabilecek, analizini yapabilecek bir algoritma üretilmesi planlanmıştır. Çalışma, analiz için gerekli bilgiyi sunarak, bu ilkeler temelinde vaka analizleri yoluyla detay tasarımının pratikte nasıl uygulandığına dair kapsamlı bir perspektif sunmayı hedeflemektedir. Çalışmanın ana amacı, mimari profesyoneller ve öğrenciler için detay tasarımıyla ilgili analiz fırsatlarını araştırmak, vaka çalışması yöntemleriyle belirlenen ilkeler ve yaklaşımlar doğrultusunda proje kontrolünü kolaylaştırmaktır. Ayrıca, mevcut referans bilgiler ile güncel uygulanmış proje detay çözümlerinin arasındaki benzer ve farklı prensipleri ortaya koymak, katolog oluştururarak detay çözümleri hakkında bilgi sağlamak, detaylar arasında karşılaştırma imkanı sunmak amaçlamaktadır. Bu çalışma, yapı elemanı detay ölçeğinde örnek vakaların tanımlanmasını ve bu vakaların diyagramlar aracılığıyla analiz edilmesini sağlayarak, detay tasarım sürecine önemli bir katkı sunmayı amaçlamaktadır. Tez, araştırma, eğitim ve uygulama arasındaki bağlantıyı güçlendirmeyi hedefleyen bir tasarım destek aracının prototipini önermektedir. BIM'le çalışılan projelerde yapı elemanının tipik bölge detaylarında pratik analiz aracı sunması hedeflenmiştir. Bu araç, tasarımcıların farklı tasarım sistemlerini değerlendirmelerine, teknik sınırlamaları tanımalarına ve bu bilgileri belirli tasarım zorluklarına etkili bir şekilde uygulamalarına yardımcı olması ögörülmüştür. Bu araştırma, geleneksel inşaat tekniklerinin ötesine geçerek, son 20 yıldan örneklerle teknolojik ilerlemeleri incelemeyi amaçlamaktadır. Çalışmanın kapsamı, İstanbul Teknik Üniversitesi kütüphane arşivlerinde yer alan“yapı, yapı elemanı, detay, dış duvar, cephe”konularına ilişkin ulusal ve uluslararası kaynaklar oluşturmaktadır. Vaka analizi için seçilen örnekler, güncel projelere yer vermesi sebebiyle, uluslararası bir mimarlık ve yapı detayları dergisi olan Detail'in 2012 ile 2023 yılları arasında yayımlanmış belirli tematik sayılarından alınmıştır. Vakalar“Exterior wall, facade, timber construction, brick, construction, concrete construction, steel construction, materials & finishes, natural building materials, solid forms of construction, hybrid forms of construction”başlıkları altında incelenmiştir. Bu başlıklar, cephe tasarımında kullanılan malzeme çeşitliliğini vurgulamak amacıyla seçilmiş olup, aynı zamanda bu malzemelerden türeyen farklı duvar yapı türlerini de kapsamaktadır. Seçilen örnekler, yapım yılı itibariyle 2006 ile 2022 yıllarını kapsamaktadır. Bu çerçevede, 170 farklı projeye ait 181 farklı dış duvar detayı, analiz edilmiş ve sistematik bir şekilde sunulmuştur. Ayrıca bu çalışmanın kapsamı, önceden belirlenmiş tasarım ilkelerine dayalı olarak duvar sistemlerini analiz etmeyi amaçlayan bir tasarım destek aracı prototipinin geliştirilmesi ve uygulanmasına odaklanmaktadır. Bu prototip, hesaplamalı algoritmaları Function–Behaviour–Structure (FBS) çerçevesi ve Autodesk Revit'in Dynamo aracıyla entegre ederek duvar yapılandırmalarının değerlendirilmesini otomatikleştirmekte ve erken tasarım aşamalarında mimarlara gerçek zamanlı geri bildirim sağlamaktadır. Teknik olarak, algoritma mantığının mimari detay tasarım süreçlerine uygulanabilirliğini keşfederek, duvar sistemlerinde çeşitli zorluklara çözüm getirmeyi hedeflemektedir. Bu çalışmanın araştırma metodolojisi, literatür araştırması, vaka çalışması analizi ve bir hesaplamalı tasarım destek aracı prototipi geliştirilmesi gibi inceleme yöntemlerini birleştirir. Vaka çalışması araştırma yöntemlerinin mimaride nasıl kullanıldığını keşfetmek amacıyla, her biri mimari tasarımın farklı yönlerini vurgulayan mimarlık alanında uygulanmış dört örnek vaka çalışması incelenmiş ve referans olarak alınmıştır. İlk olarak, yapı elemanlarını tüm temel bileşenlerine ayırarak her bir kısmın arkasındaki teoriler ve ilkeler hakkında öğrencilerin tam olarak anlayış geliştirmelerini sağlayan, Principles of Element Design kitabı referans kaynağı olarak kullanılmaktadır. Ön çalışmalardan elde edilen belirli kurallar, temel olarak kabul edilmekte ve bu kurallar, belirlenen detayların incelenmesi ve analiz edilmesi için bir temel oluşturur. Vakalardan elde edilen detaylar, belirli başlıklar altında kategorize edilmekte ve alt kategoriler oluşturulmaktadır. Her vaka önce kendi içinde, ardından diğer konularla ilişkili olarak incelenir. Analiz sürecinde, karşılaştırmalı yöntemler çerçevesinde basit ve anlaşılır diyagramlar oluşturulmaktadır. Bu gelişme sonucunda, yatay ve dikey matris grafiklerle belirlenen kriterlere dayalı analitik karşılaştırmalar sunulmakta, farklı sınıflandırma sistemleri içeren belirli kriterlere göre çeşitli listelemeleri kolaylaştıran bir katalog da sağlanmaktadır. Çalışmanın son aşamasında, soyut tasarım ilkelerini uygulanabilir iş akışlarına dönüştüren bir hesaplamalı araç prototipi geliştirmek oluşturur. Metodoloji, üç ana aşamada gelişir: planlama ve kavramsal tasarım, algoritma geliştirme ve prototipleme, yazılım entegrasyonu ve testi. Bu yaklaşım, prototipin belirli tasarım zorluklarını ele almasını sağlamakta ve karar verme süreçlerini ve verimliliği geliştiren geri bildirimler sunmaktadır. Bu çalışmanın literatür taraması, dış duvarların tanımı ile temel performans kriterlerini ele alarak başlamaktadır. Bu kriterler arasında taşıyıcılık, termal performans, su ve nem kontrolü, yangın dayanımı, görsel konfor ve akustik performans yer almaktadır. Çalışmada, dış duvarların katmanlarının ve kabuklarının üstlendiği farklı işlevler detaylı bir şekilde incelenmiş; su geçirmez, yarı geçirgen ve geçirgen duvarlar gibi çeşitli duvar sistemlerine yönelik sınıflandırmalar ele alınmıştır. Yarı geçirgen duvarlar, su bariyeri sistemine dayalı olarak alt kategorilere ayrılmıştır. Vaka analizleri, ilk aşamada dış duvar sistemlerinin bireysel analizlerine odaklanarak vaka çalışmalarını sistematik bir şekilde ele almakta ve grafiksel sunum sürecini derinlemesine incelemektedir. Katman işlevleri, sınıflandırma kriterleri ve vakaların coğrafi dağılımları gibi konular, grafiksel diyagramlarla desteklenen detaylı bir analizle ele alınır. İlk olarak, Principles of Element Design kaynağından referans alınarak katmanların işlevsel rolleri belirlenir ve bir sınıflandırma sistemi tanıtılır. Vakaların coğrafi dağılımı, ISO Alpha-2 kodlarıyla haritalanarak sunulmaktadır. Bu analizler, sonraki bölümlerde kullanılacak diyagramlar ve karşılaştırmalı değerlendirmeler için temel oluşturur. Vaka analizlerinin ikinci aşaması olan 'Veri Değerlendirmesi' bölümü, vaka çalışması bulgularını sentezleyerek dış duvar sistemlerini kapsamlı bir şekilde analiz eder. Teorik örnekleme kısmında, vaka çalışması analizine yönelik kapsamlı bir teorik çerçeve oluşturmak amacıyla, literatür taramasıyla elde edilen yapı elemanı detay tasarımı için potansiyel ilkeler kategorize edilir. Ardından, duvarlar, geçirgenliklerine (geçirimsiz, yarı geçirgen ve geçirgen) göre kategorize edilmek üzere desen eşleştirmesi uygulanır. Üçgenleme ile yinelenen prensipler analiz edilir. Son olarak, 'Vaka Çapında Sentez' (Cross-Case Synthesis) ile duvar sistemi türleri, dış katman malzemeleri, iklim ve bina fonksiyonları açısından vakalar karşılaştırılarak, yapım teknikleri, malzeme performansı ve çevresel etkiler üzerine ortak ve farklı yönler irdelenir ve detay tasarım ilkelerine dair bulgular sunulur. Son bölüm, tasarım sürecinin erken aşamalarında mimarlara yardımcı olmak amacıyla hesaplamalı algoritmalar kullanan bir tasarım destek aracı prototipinin geliştirilmesini ele almaktadır. Function–Behaviour–Structure (FBS) çerçevesine dayanan ve Autodesk Revit'in Dynamo aracıyla entegre edilen prototip, dış duvar sistemlerini analiz etmeyi, katmanlarını kategorize etmeyi ve belirlenen prensiplere göre gerçek zamanlı geri bildirim sağlamayı amaçlamaktadır. Aracın temel algoritması, soyut tasarım ilkelerini uygulanabilir iş akışlarına dönüştürerek tasarım sürecine katkı sağlamaktadır. Geliştirme süreci üç aşamaya ayrılmıştır: planlama ve kavramsal tasarım, algoritma geliştirme ve yazılım entegrasyonu. Test senaryosu sonucunda, hedeflenen geri bildirimin alınmasıyla prototip olumlu sonuçlar vermektedir. Prototip şu anda tek bir detay tasarım ilkesine odaklanmış olsa da, gelecekteki ölçeklenebilirlik için önemli bir potansiyele sahip olup, karar alma, verimliliği artırma ve mimari detay tasarımlarının analizinde önemli bir rol oynaması hedeflenmektedir. Bu çalışma, dış duvarlar için detay tasarımının temel ilkelerini, fonksiyonel katmanlar, optimal sıralama ve malzeme entegrasyonu üzerine odaklanarak incelemektedir. Son 20 yıla ait 170 uygulanmış proje analiz edilerek, mimarlara dış duvar tasarımına yönelik daha hassas ve yaratıcı bir yaklaşım sunan kapsamlı bir teorik ve pratik çerçeve geliştirilmiştir. Analiz sonuçları, başarılı bir detay tasarımının katman etkileşimlerinin anlaşılmasına, performans kriterlerinin karşılanmasına ve bağlamsal faktörlerin dikkate alınmasına dayandığını ortaya koymaktadır. Eğitimciler ve öğrenciler için bu çalışma, detay tasarımı öğretim ve öğrenim açısından kapsamlı bir kaynak sunmaktadır. Vaka çalışmaları kataloğu, diyagramlar ve sınıflandırmalar eşliğinde, yapı elemanlarını detay seviyesinde anlamaya yönelik açık ve sistematik bir yaklaşım sağlamaktadır. Ayrıca, yenilikçi ve çağdaş örneklerin çalışmaya dahil edilmesi, prensiplerin daha kapsamlı bir şekilde anlaşılmasınu teşvik ederek, geleneksel yöntemlerin ötesine geçilmesine ve yaratıcılığın yanı sıra eleştirel düşünme becerilerinin geliştirilmesine katkıda bulunmaktadır. Sonuç olarak, bu araştırma, detay tasarım ilkelerinin analizi ve uygulanması için yapılandırılmış bir metodoloji sunarak mimari detaylandırma alanına katkı sağlamaktadır. Aynı zamanda, modern mimarinin artan karmaşıklıklarını ele almak amacıyla hesaplamalı araçların tasarım sürecine entegrasyonunun önemini vurgulamaktadır. Gelecekteki çalışmalar, bu bulguların daha geniş bir çerçevede ele alınmasını sağlayabilir; bu, daha fazla vaka çalışmasının incelenmesi, daha gelişmiş tasarım araçlarının geliştirilmesi ve yeni malzeme ile teknolojilerin araştırılması yoluyla yapı elemanı detay tasarım olanaklarının genişletilmesini mümkün kılacaktır.
Özet (Çeviri)
The development of technology in architecture, coupled with the increasing diversity of architectural forms, has significantly heightened the complexity of building detail design. This variety stems from the ongoing evolution of technological innovations. The complexity of these systems necessitates careful consideration of specific hierarchies, principles, and disciplined detailing. Designers play a crucial role in selecting materials, determining the most appropriate combinations, and optimizing these hierarchies. This thesis examines the design principles of building elements, focusing on solutions and approaches to the challenges faced in detail design. By providing the necessary data for analysis, this thesis offers a comprehensive view of how detail design is practically applied through case analyses based on these principles. The primary objective is to explore opportunities for analyzing detail design, aiming to facilitate project control for architectural professionals and students in accordance with principles and approaches identified through case study research. Furthermore, it aims to assist in managing projects during the detail design phase by comparing existing reference information with contemporary project detail solutions. A key aim of this thesis is to bridge the gap between research, education, and practice through the case study method. Rather than simply compiling conventional standard details, this study aims to provide practical guidance, highlighting the depth and potential of the subject. The thesis proposes a prototype design-support tool designed to strengthen the connection between research, education, and practice. This tool is intended to assist designers in evaluating different details, recognizing technical constraints, and effectively applying this knowledge to specific design challenges. Additionally, the thesis seeks to help architects and students analyze architectural details through case study methods while exploring the depth and potential of the field. This research goes beyond traditional construction techniques, aiming to examine technological advancements over the past approximately 20 years with case analyses. The scope of the study includes national and international sources available in the Istanbul Technical University library archives related to“building, detail, exterior wall, façade, skin.”Cases selected for analysis are taken from issues of Detail, an international journal on architecture and building details, published between 2012 and 2023. These include contemporary examples under the titles of“exterior wall, facade, timber, brick, concrete, steel, materials & finishes, natural building materials, solid forms of construction, hybrid forms of construction.”The construction dates of the cases range from 2006 to 2022. The titles are selected to highlight the diversity of materials used in façade design, considering different wall construction types that arise from these materials. Within this scope, 181 different details from 170 projects are documented and examined at the detail scale. The research methodology combines literature review, case study analysis, and the development of a computational design-support tool prototype. The analysis of precedents is crucial in forming the theoretical foundations that support detail design. Four architectural case studies, each highlighting different aspects of architectural design, are analyzed. The book Element Design Principles serves as a reference, with specific principles derived from preliminary studies forming the foundation for examining the selected details. These details are categorized under specific headings and further divided into subcategories. Each case is initially analyzed individually and subsequently in relation to other topics. Clear, simple diagrams are created as part of the comparative analysis process. As a result, analytical comparisons based on defined criteria are presented through horizontal and vertical matrix graphs, and a catalogue is provided to facilitate listings according to different classification systems.The final stage of the study involves developing a computational tool prototype, progressing through three main phases: planning and conceptual design, algorithm development and prototyping, and software integration and testing. This structured approach enables the prototype to address specific design challenges, providing feedback to enhance decision-making processes and improve efficiency. In the initial stage of the case analyses, the focus is on classification criteria and the graphic presentation process, providing a comprehensive framework for the individual analysis of each case under specific subheadings. The section begins with a detailed examination of layer functions to categorize and assign functional roles to layers. A classification system is subsequently established. The geographical distribution of the cases is presented by mapping them using ISO Alpha-2 codes. These analyses lay the groundwork for the diagrammatic representations explored in subsequent sections.The“Integrated Data Evaluation”section synthesizes the findings from the case studies to provide a comprehensive analysis of external wall systems. It employs theoretical sampling to select diverse, representative cases and applies pattern matching to categorize the walls. The section further compares the cases across various criteria. This structured evaluation identifies patterns and principles that can guide detail design practices. The final chapter explores the development of a design-support tool prototype, which leverages computational algorithms to assist architects in the early stages of the design process. The prototype, based on the Function–Behaviour–Structure (FBS) framework and integrated with Autodesk Revit's Dynamo, aims to analyze wall assemblies by categorizing their layers and providing real-time feedback. The tool's core algorithm converts abstract design principles into actionable workflows, helping designers address challenges like condensation within thermal insulation. The development process is structured into three stages: planning and conceptual design, algorithm development, and software integration. While the prototype currently focuses on a single design principle, it offers significant potential for future scalability, enhancing decision-making, efficiency, and the quality of architectural designs. This thesis examines the fundamental principles of detail design for external walls, focusing on functional layers, optimal sequencing, and material integration. By analyzing 170 cases from the past 20 years, a comprehensive theoretical and practical framework has been developed, offering architects a more precise and creative approach to external wall design. The analysis reveals that successful detail design depends on understanding layer interactions, meeting performance criteria, and considering contextual factors. For educators and students, this study serves as a comprehensive resource for teaching and learning about detail design. The catalogue of cases, accompanied by diagrams and classifications, provides a clear and systematic approach to understanding building elements at a detailed level. Furthermore, the inclusion of innovative and contemporary cases encourages exploration beyond traditional methods, fostering creativity and critical thinking. In conclusion, this research contributes to the field of architectural detailing by presenting a structured methodology for analyzing and applying detail design principles. It also highlights the importance of integrating computational tools into the design process to address the complexities of modern architecture. Future studies can build on these findings by exploring additional cases, developing more advanced tools, and investigating new materials and technologies to further expand the possibilities of detail design for building elements.
Benzer Tezler
- Değişim mühendisliği
Reengineering
KIYMET ÇİĞDEM
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET TANYAŞ
- Betonarme yapı sistemlerinde ikinci mertebe limit yükün ve göçme güvenliliğinin belirlenmesi için bir yük artımı yöntemi
Başlık çevirisi yok
KONURALP GİRGİN
- İstanbul'da tarihi yarımadadaki ahşap iskelet strüktürlü geleneksel konutların yapısal özelliklerine göre deprem performansının değerlendirilmesi
Evaluation of earthquake performance based on the structural characteristics of timber-framed traditional houses in the historical peninsula of İstanbul
ABDÜLLATİF SARIKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CANER GÖÇER
- İstanbul'da bir ofis binası örneğinde elektrokromik pencerelerin performans değerlendirmesi
Performance evaluation of electrochromic windows on a sample of office building in Istanbul
GİZEM SARIŞEN ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ASLIHAN ÜNLÜ TAVİL