Tez Arşivi

Hakkımızda

Tez aramanızı kolaylaştıracak arama motoru. Yazar, danışman, başlık ve özete göre tezleri arayabilirsiniz.


İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilişim Anabilim Dalı / Mimari Tasarımda Bilişim Bilim Dalı

A computational model for design of after-disaster shelters with scissor-like elements

Makas mekanizmalı birimlerle afet sonrası barınmada hesaplamalı bir tasarım modeli

Teze Git (tez.yok.gov.tr)

Bu tezin tam metni bu sitede bulunmamaktadır. Teze erişmek için tıklayın. Eğer tez bulunamazsa, YÖK Tez Merkezi tarama bölümünde 467193 tez numarasıyla arayabilirsiniz.

Özet:

After disasters, man-made or natural, there generally arises a urgent need for temporary shelters for the survivors for an uncertain amount of time until they are located to their new accommodations Non-governmental organizations and governments often adress this need by providing emergency shelters to the survivors. Emergency shelters are aimed at accommodating survivors for a short period, often up to a week, until they are placed in shelters designed for long term use. They are generally produced in standard sizes to accomadate a certain number of people, generally up to four persons under moderate thermal comfort conditions. However, as experienced in past disasters, survivors might need to stay in emergency shelters for extended periods due to unavailability of shelters designed for longer periods, which among others, means that families with members more than that can stay in the standard sized shelters, might need to stay apart, in different shelters for a long period of time. The motivation of this thesis is to produce a computational model that can generate differently sized after disaster shelter compositions out of identical scissor- like elements, so that members of the same family regardless of the total number can stay together with better spatial and thermal comfort conditions in extended emergency situations, among others. It is necessary that the shelters to be produced after the disaster to be installed rapidly, easily, be able to be assembled and disassembled and then have the potential to be reused. In addition to these, for providing survivors comfortable living conditions, shelters need to be adaptable for different topographic conditions and be able to cover different volumes in case of extended emergency phase. Studies in the literature and past disasters have shown that in the after disaster phase, shelters are generally preferred to be deployable. Deployable structures are generally lightweight, have potential to assemble within minutes and can be shrunk and stored without the need of disassembly. One type of deployable structures are structures with scissor-like elements which are composed of two bars connected to each other from a pivot point. In structures with scissor-like elements, the elements can be identical units; and as seen in some previous examples or proposals, can involve several pivot points. As foreseen in this thesis, by integrating additional pivot points to one type of these elements, it might be possible to generate vault-like configurations with different spans and heights and in different curvatures given that they can be combined in a way to ensure deployability. This thesis descibes a computational model that is developed to support genertation of such configurations with the motivation to afford generation of after disaster emergency shelters that can be composed of identicial units, deployable and reconfigurable, can be configured in varying sizes, installed in terrains with different slopes, and incorporated to covers with different thermal rates, and as such can afford better living conditions to the survivors in case they need to stay in these emergency shelters for extended periods.

Summary:

Doğal veya yapay afetler ya da savaş gibi durumlar, yapıların zarar görmesine ve insanların barınma güçlüğü çekmelerine neden olmaktadır. Barınma, insanların bu tip travmatik olaylarda normal hayata geri dönmelerindeki ilk adımdır. Bunun için sivil toplum kuruluşları, insani yardım organizasyonları ve devletler çeşitli barınaklar sağlamakta ve hatta afetin yol açtığı etkileri en aza indirmeye çalışmaktadır. Afet durumlarında afetten hemen sonra gerçekleşen acil yardım aşamasında bir kaç gecelik barınma ihtiyacını karşılamak amacı ile genellikle tek tip barınaklar kullanılmaktadır. Organizasyonlar yardımı ile sağlanan acil durum barınakları, uygun hava koşullarında, bir kaç günlük kısa vaadede üç, dört kişinin kullanması için uygun bir çözümdür. Acil yardım sürecinin sonrasında kullanılmak üzere ise daha kapsamlı bir koruma ve barınma sağlayan rehabilitasyon barınakları devreye girmektedir. Acil yardım durumunda daha bir haftadan daha uzun süreli kullanımın amaçlandığı rehabilitasyon barınaklarının sağlanamadığı durumlarda afetzedeler, acil yardım barınaklarında uzun süreler, kötü şartlarda konaklamak durumunda kalmaktadır. Çadırlar genellikle tek tip üretildiklerinden dolayı farklı iklim ve bölge koşullarındaki farklılıklara uyum sağlayamamaktadır. Bunun yanı sıra çadırlar, dört kişinin üzerindeki birey sayısına sahip ailelerde, standart boyutlarından dolayı, aile bireylerinin farklı çadırlarda konaklaması ile sonuçlanmaktadır. Bu da zaten zor olan afet durumunu, aile içi yakınlaşmasının önüne geçmesinden dolayı daha da zorlaştırmaktadır. Afetzedelerin bu zor durumdan en az şekilde etkilenebilmesi için acil yardım durumunun uzadığı senaryoların da göz önünde bulundurulması gerekmektedir. Acil yardım barınaklarının daha uzun süreli barınma ihtiyacını karşılayabilmesi için de barınakların, afetzedelerin kullanımı için ayrılan kapalı ve açık alanların yeterli olması, farklı iklim koşullarına karşı dayanıklı olması ve acil yardım barınakları gibi kolay kurulup kaldırılabilmesi, hafif ve taşınabilir olması gerekmektedir. Bu tezin motivasyonu, afet sonrası durumlarda afetzedelere rehabilitasyon barınakları sağlanana kadar geçen süre içerisinde kullanabilecekleri barınakları hesaplamalı tasarım modeli ile üretmektir. Afet sonrası üretilecek barınakların hızlı kurulması, kolay kurulup toplanabilmesi ve daha sonra yeniden kullanılabilmesi gerekmektedir. Bunların yanı sıra farklı büyüklüklerde üretilebilen barınakların, ailelerin daha fazla iç mekan ihtiyacı olması ya da barınakların kurulabileceği alanların yetersiz olması durumunda, farklı topografik arazilerde uyum sağlayabilmesi uzayan acil yardım sürecinde afetzedelerin daha konforlu yaşamalarına yardımcı olmaktadır. Uzatılmış acil yardım süreci için bugüne kadar çeşitli çözüm önerileri üretilmiştir. Bu öneriler genellikle ağır ve sert malzemelerden yapılmaktadır. Bu ünitelerin pek çoğu sabit hacimler oluşturabilecek şekilde üretilmiştir ve farklı büyüklüklerdeki ihtiyaçları karşılama potansiyeli barındırmamaktadır. Afet sonrası acil yardım durumunda kullanılmak amacı ile yapılan yapıların uzatılmış acil yardım durumu da karşılayabilmeleri için bir takım özelliklere sahip olmaları gerekmektedir. Literatürde görüldüğü üzere makas mekanizmalı birimler bu özellikleri xxvii karşılayabilme potansiyeline sahiptir. Makas mekanizmalı birimler kullanılarak yapılacak barınakları, diğer barınaklardan ayıran en önemli etkenler, makas mekanizmalı birimlerden oluşturularak yapılan birimlerin, afet alanına kolay taşınabilip, hızlı kurulabilme, kullanımdan önce ve sonra sökülüp küçük hacimlerde saklanabilme gibi pek çok afet sonrası barınak birimlerinin özelliklerinin tümünü bir arada bulundurmasıdır. Makas mekanizmalı birim, birbirlerine bir mil aracılığı ile bağlanan iki çubuktan oluşan birimlerdir. Çubuklar üzerlerinde bulunan mil noktaları sayesinde birbirlerinin etrafında bir düzlem üzerinde 360 derece dönebilemektedirler. Bu birimler uç noktalarında bulunan diğer mil noktaları sayesinde diğer birimlere bağlanmak kaydı ile taşıyıcı elemanlar ve sistemler oluşturmaktadır. Makas mekanizmalı birimler kullanılarak yapılacak taşıyıcılar ya da sistemler bütün birimlerin birbirlerine miller aracılığı ile bağlanmasından dolayı daralıp, genişleyebilmektedirler. Bu birimlerin bir araya gelerek oluşturacağı geometriyi etkileyen en önemli etken birimlerin üzerinde bulunan mil noktasının çubuk üzerindeki yeridir. Bu mil noktasının yeri değiştikçe strüktürün geometrisi birimlerin farklılaştırılmasına ihtiyaç duyulmadan değiştirilebilmektedir. Bu birimlerden oluşturulan yapılar, kullanım işlevi bittikten sonra sökülüp saklanabilmekte ve daha sonra yeniden kullanılmak üzere depolarda istiflenebilmektedirler. Oluşturulan taşıyıcılar ve sistemler kullanıldıktan sonra birimlere kadar sökülebilmektedir ve bu sayede saklama sırasında az hacim kaplamaktadır. Makas mekanizmalı birimler ile oluşturulacak sistemlerin geometrisinin değiştirilebilmesinin sağladığı en önemli avantaj, bu birimlerin, yeniden kullanımları sırasında farklı konfigürasyonlarda da bir araya gelebilmesidir. Makas mekanizmalı birimleri oluşturan çubuklar, birbirlerinin aynısı olabilecek şekilde üretilebilmektedir. Bu tip bir yaklaşım parçaların üretimlerinde büyük kolaylık sağlamakta fakat çubukların üzerindeki millerin yerinin sabitlenmesine neden olmaktadır. Mil noktalarının sabitlenmesi tek tip makas mekanizmalı birimler üretilmesine, oluşturulacak sistemlerde geometrik kısıtlamalara ve tek tip biçimler oluşturabilecek sistemlerin üretilebilmesine neden olmaktadır. Bunun önüne geçebilmek için bir çubuğun üzerinde birden fazla mil noktası açılabilmektedir. Bu sayede tek tip üretilen makas mekanizmalı birimler farklı mil noktalarından farklı konfigürasyonlarda birleştirilebilmekte ve farklı eğriliklerdeki strüktürleri oluşturabilmektedir. Bu çalışmada makas mekanizmalı birimler kullanılarak üretilecek acil yardım barınakları, açıklık, yükseklik, genişlik, birim kalınlığı gibi farklı parametreler ile ifade edilmiştir. Bütün bunların yanı sıra makas mekanizmalı birimler toplanabilir olma özelliğine sahip olarak tasarlanabilmektedirler. Toplanabillir olma stürktürün sökülmeye ihtiyaç duymadan kaplayabileceği en küçük ve en büyük hacimleri arasında adapte olabilmesi demektir. Bunun sağlayabilmek için makas mekanizmalı birimlerin toplanabilirlik kısıtlamasına göre birbirleri ile millenmesi gerekmektedir. Standart uzunlukta, toplanabilirlik kısıtlamasına sahip ve birden fazla mil noktasına sahip birimlerden oluşturulacak makas mekanizmalı strüktürlerin geleneksel kağıt kalem yöntemi ile çizilip hesaplanması afet sonrası acil yardım gereken durumlar için fazlası ile vakit kaybettirmektedir. xxviii Bu doğrultuda yaptığımız çalışmada hesaplamalı tasarım yöntemleri kullanılarak bir model oluşturulması ve afet sonrasında hızlı bir şekilde ihtiyaçların karşılanabileceği bir sonuç ürünü üretilmesi amaçladık. Günümüzde teknolojinin geldiği noktaya bakıldığında bu tip bir modelin üretilmesinin mümkün olduğu görülmektedir. Ürettiğimiz hesaplamalı tasarım modeline geliştirdiğimiz arayüz, tasarımcıların ya da kullanıcıların interaktif bir biçimde kullanabilmesini sağlamaktadır. Modelimiz; toplanabilirlik, kafa kurtarma mesafesi, topografya gibi çeşitli kısıtlamaları kullanarak, makas mekanizmalı birimlerin birbirleri ile birleşme sıralamalarını üretmektedir. Tasarladığımız arayüz, kullanıcının modele değer olarak girdiği, önceden tanımlanmış aralıklarda bulunan parametreleri ve kısıtlamaları kullanıp, kullanıcının ihtiyacı olan barınağın biçimini makas mekanizmalı birimleri kullanarak kurgulamaktadır. Arayüz her birimin bir diğeri ile hangi mil noktasından bağlanacağını, taşıyıcıları oluştururken kaç tane makas mekanizmalı birime ihtiyaç duyulacağı, kafa kurtarma mesafesinin afetzedelerin kullanımı için yeterli olup olmadığını kontrol etmektedir. Kullanıcı, model tarafından üretilen sonuç ürününü beğenmediği takdirde, parametreleri arayüz aracılığı ile değiştirebilmekte ve buna göre kendi ihtiyaç duyuduğu barınak modelini oluşturabilmektedir. Yine de istenilen sonuç ürününe ulaşılamadığı takdirde kullanıcı kendi istediği bir biçimi modele veri olarak girebilmekte ve barınak modelinin çıktısını alabilmektedir. Kullancı bu çıktıyı referans alarak makas mekanizmalı birimleri belirtilen şekilde birleştirip arayüz üzerinden tanımladığı barınağı üretmesi mümkün olmaktadır. Bu sayede hızlı bir biçimde ihtiyaç duyulan boyutlara sahip afet sonrası barınak birimlerinin makas mekanizmalı birimler kullanılarak üretilmesi sağlanabilmektedir.