Kinetik Mimarlık Kapsamında Origami Uygulamalarının İncelenmesi

Analysis of Origami Applications

Özet

Çalışma kapsamında origami prensipleri ile hareket edebilen kinetik mimarlık ürünleri incelenmiştir. Literatürde ilgili çalışmalar çoğunlukla konuyu katlanma mekanizmaları ve hesaplamaları üzerinden ele almakta ve matematik ile ilgili olmayan birçok okurun anlamakta güçlük çekebileceği ifadeler içermektedir. Konu ile ilgili derleme makaleleri ve retrospektif çalışmalar mevcut olmasına rağmen araştırma makalelerinin genellikle uzmanlık gerektiren konuları olması ve konuyu bütüncül olarak ele alan sınırlı sayıda çalışma olması nedeniyle, okuyucunun zihninde geniş bir bakış açısı oluşturmak zorlaşmaktadır. Dolayısıyla konunun mimar ve tasarımcılar için daha anlaşılır bir şekilde ele alınabilmesi gerekmektedir. Makaledeki metodoloji temel olarak örneklerin seçilmesine ve değerlendirilmesine dayanmaktadır. Literatürden ölçeği, işlevi, katlama yöntemi, yapısal seviyesi, alanı, malzemesi, kat deseni, hareket kabiliyeti, geometrik konfigürasyonu ve kontrol sistemi farklı olan örnekler derlenmiştir. Geniş bir bakış açısı oluşturmak adına farklı özelliklere sahip örnekler seçilmeye özen gösterilmiştir. Seçilen örnekler aşağıda tanımlanan katlanma hareketi ve yapı kavramları gibi temel konular üzerinden incelenmiştir. Çalışmada derlenen bilgiler, konuyu bütüncül olarak algılamaya katkı sağlaması açısından matriste görsel hale getirilmiştir.
Bir eylem olarak katlanma hareketi; bir veya daha fazla etki (serbestlik derecesi) ile yapılandırılabilen, yüzeylerde deformasyon (fiziksel etki) oluşturabilen ve sistemlerin boyutlarını koordinat eksenlerine göre değiştirebilen bir hareket olarak tanımlanabilmektedir. Katlanma hareketi süreç açısından da bir veya daha fazla seferde gerçekleşebilmektedir. Bu sayede katlanma hareketinin özellikleri; fiziksel, kinematik ve süreç odaklı analizlerle incelenmiştir. Katlanma hareketi fiziksel açıdan incelenirken öncelikle yüzeylerin rijit veya esnek olmalarına göre iki başlığa, ardından düzlemsel (2D ⇌ 3D ⇌ 2D) veya hacimsel (2D ⇌ 3D) olmalarına göre de iki alt başlığa ayrılmaktadır. Sistemlerin hareket esnasında boyutlarında yaşanan değişimler kinematik (hareketin geometrisi) açıdan Poisson oranlarına göre incelenmiştir. Poisson oranı bir sistemin hareketi esnasında hareket eksenine (kuvvet yönündeki uzama) dik doğrultudaki uzama miktarının kuvvet yönündeki uzama miktarına oranıdır. Dolayısıyla bir katlanma sisteminin (3 boyutlu olarak düşünüldüğü takdirde) bir yönde uzaması durumunda geri kalan iki eksende uzama(+)/ sabit kalma(0)/ kısalma(-) gözlemlenmektedir. Diğer eksenlerde oluşan bu kombinasyonlar bağlamında negatif (+,+,+), sıfır (+,0,0), pozitif (+,-,-) ve 3 hibrit (+,+,0/ +,+,-/ +,0,-) olmak üzere toplam altı konfigürasyon belirlenmiştir. Katlanma hareketi bir süreç olarak incelendiğinde, sistemlerin istenilen yapılanmaya bir veya birden çok katlanma süreci sonucunda ulaştığı görülmektedir. Birden çok seferde katlanma peş peşe ve bağımsız tek seferde katlanmalardan oluşmaktadır. Bir diğer nokta ise sistemlerin sahip olduğu serbestlik dereceleridir. Bu noktada sistemlerin istenilen yapılanmaya ulaşabilmesi için kaç adet farklı hareket ettiriciye maruz kalması gerektiği üzerinde durulmuştur. Temel olarak bu noktada getirilen ayrım bir ve çok serbestlik dereceli (SDOF/ MDOF) katlanmalar şeklindedir. Literatürde mekanizmaların serbestlik derecelerinin hesaplanması ile ilgili birçok yayın mevcut olmakla birlikte, çalışma kapsamındaki örneklerinin serbestlik dereceleri basit geometrik hesaplamalar veya sistemlerin gerçekte sahip olduğu hareket ettiricilerin sayılması yolu ile anlaşılmıştır. Çalışma kapsamında yapı kavramlarının hiyerarşik seviyeleri (yapı/ yapı alt sistemi/ yapı elemanı) tartışılmış ve açıklanmıştır. Bu sayede örneklerdeki kinetik parçaların yapı ile ilişkisi hiyerarşik olarak incelenmiştir. Bütünden parçaya doğru açıklanan kavramlarda; yapı kategorisi altında, sistemlerin ıslak hacim veya çekirdek içerip/ içermemesine göre iki alt başlığa, yapı elemanında ise elemanların güçlü (duvar, zemin gibi) veya zayıf (kapı, pencere gibi) uzamsal tanımlayıcılar olup/ olmamasına göre ana/ yardımcı yapı elemanı olarak iki alt başlığa ayrılmıştır. Bu sayede kinetik elemanların hiyerarşik konumları net bir şekilde belirlenebilmiştir.
Çalışma kapsamında toplanan 47 örnek tek veya birden fazla parçadan oluşma durumlarına göre öncelikle ikiye ayrılmıştır. Ardından biçim (konfigürasyon) değiştirme, kompakt duruma gelebilme veya her ikisi olarak tanımlanabilen hareket motivasyonlarına göre üç alt kategoriye ayrılmıştır. Birden fazla parçadan oluşan ürünler ayrıca parçaların bir araya geliş yönleri açısından (radyal, doğrusal, düzlemsel ve simetrik) da incelenmiştir. Matris fiziksel açıdan değerlendirildiğinde, tek parçadan oluşan ürünler altında biçim değiştirme ve kompakt alt başlıklarında yer alan örneklerin neredeyse tamamının rijit, hacimsel katlanma yaptığı gözlemlenmiştir. Örneklerin kinematik, süreç odaklı ve parçaların bir araya geliş yönleri incelemesinde matriste örneklerin homojen dağılıma sahip olduğu görülmektedir. Örneklerin yapısal kavram seviyesine göre farklı gruplaşmalar oluşturduğu gözlemlenmiştir. Tek parçadan oluşan ürünler başlığı altındaki biçim değiştirme alt başlığındaki örneklerin tamamı yapı alt sistemi ve daha alt seviyelerde bulunurken, aynı başlıkta bulunan kompakt alt başlığındaki örneklerin tamamına yakınının, yapı alt sistemi ve daha yüksek seviyelerde olduğu gözlenmiştir. Bu nedenle üst yapısal seviyelerde istifleme ihtiyacının, alt yapısal seviyelerde ise biçim (konfigürasyon) değiştirme ihtiyacının daha fazla olduğu gösterilmiştir.
Verilerin görselleştirilmesi ile istenilen katlanma tekniğinin mevcut projeler üzerindeki olası çıktılarının incelenmesi mümkün hale gelmektedir. Ayrıca matristeki işaretlemelerin dağılımları da mimari yönelimler hakkında fikir vermektedir. Matris sayesinde, esnek katlanmalar gibi mimari uygulamalarda incelenmemiş alanlar gösterilmiştir. Ayrıca, yapı seviyeleri ile konfigürasyon değiştirme ve kompakt duruma gelme gibi hareket motivasyonları arasındaki ilişki de çalışma kapsamında ortaya konulmuştur. Bulgular ve matris, üzerinde çalışılabilecek birçok mimari olasılık olduğunu göstermektedir. Örneğin, tek parça olarak üretilen ve konfigürasyonunu değiştirmeye odaklanan sistemleri yapı seviyesinde incelemek/ tasarlamak mümkün görünmektedir.