THE RELATIONSHIP BETWEEN GEOMETRY AND OPTIMIZATION IN STRUCTURAL MEMBRANE DESIGN*

The system formed in today's architecture by the membrane material which has a light structure and is more affordable compared to other materials, is defined by qualities such as textile architecture, flexible architecture and portable architecture. Nevertheless, as a result of searches for a reusable, recyclable and resolvable material in the nature, new materials and construction systems are being created resources on design process. The achieved level in material technologies, moving material performances to upper levels and the increase in textile composites have enabled structural membranes to be used in long-span systems more frequently in this process. Structural membrane is lighter, more affordable, replaceable or self-cleaning material when it gets dirty, and it can easily take the desired geometrical shape. As a structural material of membrane; increases performances of steel, wood etc. and create whole structure together. Form finding in membrane structures, related with balanced under loads. In this study, relationship between geometric models (catenary, minimal surface) and optimization metods (force density, dynamic relaxation) will evualate.

Keywords: Structural Design, Structural Membrane, Topological Geometry, Catenary, Minimal Surfaces, Optimization Methods

Doi: 10.17365/TMD.2016716518

Günümüz mimarisinde hafif strüktüre sahip ve diğer malzemelere göre ekonomik olan membranın oluşturduğu sistem, tekstil mimarisi, esnek mimari, taşınabilir mimari gibi kavramlarla tanımlanır. Bu kavramlarla birlikte doğada ayrıştıralabilir, dönüştürülebilir ve tekrar kullanılabilir ekolojik malzeme arayışları tasarım süreçlerine kaynak oluşturmaktadır. Bu süreçlerde kullanılan malzeme teknolojilerinde ulaşılan düzey, malzeme performanslarının üst seviyeye taşınması, tekstil kompozitlerinin artması; geniş açıklıklı sistemlerde, strüktürel membranların daha sık kullanılmasını sağlar. Strüktürel menbranlar daha hafif, daha ekonomik, kirlendiğinde değişebilen veya kendini temizleyebilen ve istenilen geometrik formu alabilen bir malzemedir. Taşıyıcı bir malzeme olarak membran; çelik, ahşap gibi taşıyıcı malzemelerin performansını arttırır ve birlikte bir strüktür oluştururlar. Böylece malzeme, tasarımın bir parametresi haline gelir. Membran yapılarda form, sistemin yük etkisi altında dengelenmesi ile bulunur. Bu çalışmada, geometrik modellerden zincir eğrisi (catenary) ve minimal yüzey (minimal surface); optimizasyon yöntemlerinden ise yük yoğunluğu (force density), dinamik rahatlama (dynamic relaxation) arasındaki ilişki değerlendirilecektir.

Anahtar Kelimeler: Strüktürel Tasarım, Membran, Topolojik Geometri, Zincir Eğrisi, Minimal Yüzeyler, Optimizasyon Metodları

Doi: 10.17365/TMD.2016716518