Akustik işlevli salonlarda algoritmik bir tasarım yöntemi ve üç boyutlu aktif simülasyon programı
An algorithmic design method for halls and three dimensional active model simulation program
Yazar: AYŞE GLASS
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BERRİN ŞAHİN DİRİ ; DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET CÜNEYD DİRİ
Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Yapı Bilgisi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Mimarlık = Architecture
Dizin: Geometri optimizasyonu = Geometry optimisiation ; Mimari akustik = Architectural acoustic ; Mimari tasarım = Architectural design ; Mimari yazılımlar = Architectural softwares ; Optimum tasarım = Optimum design ; Parametre tasarım =   ; Sanal tasarım = Virtual design ; Sayısal tasarım = Digital design ; Tasarım optimizasyonu = Design optimization ; Üç boyutlu tasarım = Three dimensional design

Özet:
Çalışmada, akustik işlevli salonların tasarımında kullanılabilecek bir dijital tasarım destek yöntemi geliştirilmeye çalışılmıştır. Kapalı hacimlerde, hacmin fiziksel yapısı, salon akustiğini doğrudan etkilemektedir. Akustik işlevli salonlarda, akustik özelliklerin tasarımın belirleyicisi olabildiği ya da ilk aşamalardan itibaren tasarım sürecine katılabileceği yeni yöntem ve çalışmalara gereksinim bulunmaktadır. Algoritmik yöntemler ve parametrelerle kontrol edilen sistemler, geometri üzerinde sayısal denetim sağlamaktadır. Kendini optimize edebilen sistemleri gerçekleştirebilmek için, büyük veri setlerinin kayıt edilmesi ve uygun algoritmaların geliştirilmesi gerekmektedir.
Tasarlanan yöntem, Üç Boyutlu Aktif Akustik Simülasyon Programı olarak isimlendirilen özgün bir program üzerinden örneklenerek test edilmiştir. Algoritma, ön tasarım aşamasından itibaren, mevcut tasarımın dışında, olası tüm ya da belirli kurallara göre oluşturulan geometrik tasarım durumlarını üreterek sınamakta, akustik performans sonuçlarını tasarımcıya sunmaktadır. Süreç, tasarımın; modelleme, deneme, teknik alanların dahil edilmesi ve test etme aşamaları dijitalleştirilerek, otomatize edilmektedir. Önerilen yöntemle çalışılan tasarımlarda tasarımcı, hız ve verimlilik kazanmaktadır. Yöntem geliştirilirken, mevcut tasarım desteğinin yanı sıra, birbirini etkileyen, ileriye dönük iki kullanım biçimi de öngörülmüştür:
1.   Akustik biliminde kendini optimize eden sistemlerin geliştirilebilmesi için, çok sayıda salonun akustik performansının hızlıca sınanarak, veri kayıtlarının analizi.
2.   Optimum akustik parametre değerlerinin başta tanımlanarak, çalışılan modelde, bu değerleri sağlayabilen salon tasarımlarının simülasyon yapılmadan bilgisayar tarafından üretilerek tasarımcıya önerilmesi.
Testler, farklı geometrilerde dört salon modeli hazırlanarak gerçekleştirilmiştir. Önerilen yöntemin kullanılabilmesi için; mevcut tasarımlarda kullanılan Odeon programı ile, tez süresince geliştirilen programın akustik sonuçları karşılaştırıldığında, benzer sonuçlar elde edilmiştir. Önerilen yöntemle gerçekleştirilen tasarımlarda, tasarımcının süre kazanımları olmuştur. Bu durum, akustik işlevli salonlarda, önerilen algoritmik yöntemin ve programın, mimari tasarıma ve akustik araştırmalara faydaları olabileceğini göstermiştir.
Anahtar sözcükler: Mimari akustik tasarım, akustik model, algoritmik akustik simülasyon, hesaplamalı tasarım yöntemi, salonlarda akustik performans ve ses.

Abstract:
In this thesis, I developed a digital design method which architects, acoustic consultants and designers can use to design halls. The physical conditions of enclosed spaces directly affect the hall's acoustics. In halls with special attention to acoustic usage, acoustic features should be the determinant factor in the design, or they have to be at least an integral part from the beginning of the design. New methods and studies are needed to make this design approach possible. Algorithmic design methods and parametric systems provide computational control over the geometrical design. In order to realize self-optimizing systems, large data sets should be collected and appropriate algorithms should be examined to evaluate the records.
As an example of the designed method a new program was developed during the thesis, called Three Dimensional Active Acoustic Simulation Program. The algorithm, generates and tests the acoustic performance of halls. This happens before design details crystalize in the preliminary design stages. Here, not only the initial design is taken into account, but all design possibilities, or the options generated according to defined rules. In the process of the design through modeling and testing the constraints in each iteration, the feedback loop of the architect is automated. The designer who works with the proposed method, gains speed and efficiency. As the methodology evolved through the iterative progress of my thesis, besides the current design support, two further research directions are envisaged:
1. Analyze a large number of acoustic performances in a fast and efficient way to provide the needed data for self-optimizing systems in acoustics.
2. Develop self-optimizing systems, where the designer will define the values of acoustic parameters in the beginning to generate an optimal hall design without the need for further simulations.
The tests were carried out by preparing four hall models with different geometries. Comparing the results of both, the newly developed program and Odeon, a well-known existing program, similar results were yielded. The generation was faster in the proposed method and the designer had time savings. This enabled the proposed method as designed, to explore all design spaces and showed the advantages of algorithmic design adjusted to architectural acoustics.
Keywords: Architectural acoustic design, acoustic model, algorithmic acoustic simulation, computational design method, acoustic performance and sound in the halls.