An IFC-based framework for sustainable construction

Bina Enformasyonu Modellemesi ve sürdürülebilirlik mimarlık, mühendislik ve yapım sektöründe güncel ve gelişmekte olan iki önemli kavram olarak karşımıza çıkmaktadır. BIM, temel olarak yapının fizibilite çalışmalarından tasarım, yapım, yapının faaliyete geçmesi sonrası işletilmesi ve tamamlanmasına kadar olan yaşam döngüsü içerisindeki tüm süreçlerin, sayısal ortamda veri alış-verişine ve birlikte işlerliğe olanak sağlayacak şekilde yönetilmesidir. İşbirliği gereksinimi, daha kaliteli çıktıların oluşturulması, proje risklerinin azaltılması ve eşgüdüm eksikliği nedeniyle oluşabilecek süre kaybı ve maliyetin en aza indirilmesi ve çevreye daha az zararlı binaların üretilmesi amaçlarıyla ortaya çıkan BIM yeni bir çalışma yöntemi olarak geliştirilmiştir. BIM, elle ya da bilgisayar yardımıyla yapılan diğer çizim yöntemlerinden; yapım esnasında meydana gelebilecek uyuşmazlıkları önlemesi, proje çizimlerini gerçeğe en yakın haliyle ve zamanında tamamlamaya ve yapım ile ilgili belgeleri en hızlı ve düzgün şekilde hazırlanmaya olanak sağlaması, herhangi bir belgede yapılan değişiklikleri ilişkili diğer belgelere anında yansıtabilmesi ve tüm proje katılımcılarına aynı model üzerinde eş zamanlı çalışabilme kolaylığını sağlamasıyla ayrılmaktadır. BIM, yapıyı oluşturan her bir yapı elemanına ait özellik ve parametreler için veri tabanı depolama mekanizmalarını da içeren üç boyutlu bir gösterim sağlamaktadır. Bir diğer deyişle, yapı elemanlarını temel almakta ve elemanların birbirleriyle olan ilişkilerini modellemektedir. BIM, yapıyı tanımlayan tüm verilerin tutulduğu bir sayısal proje veri tabanı üzerinden çalışmakta; tasarım, yapım ve yapım sonrası işletme süreci boyunca üretilen tüm veriler bütünleşik proje veri tabanında saklanarak yönetilmekte ve daha sonraki projelerde de kullanılabilmektedir. BIM kavramı ilk olarak 1970'li yıllarda ortaya çıkmış ve akademisyenler tarafından çeşitli çalışmalarda ele alınmıştır. Yapım sektöründe ve yapım ile ilgili yapılan akademik çalışmalarda tasarım ve yapım bütünleşmesinin önemi 2000'li yılların başından itibaren fark edilmekte ve BIM teknolojisinin değeri anlaşılmaktadır. Autodesk, Bentley ve Graphisoft gibi bilgisayar destekli tasarım ve çizim yazılımı sağlayıcıları tarafından da desteklenerek geliştirilmesi sağlanmaktadır. Ayrıca, BIM'in ve IFC veri standardının tasarım süreçlerinde önemli gelişmeler sağlayacağı ve işbirliğini kolaylaştıracağı yaygın olarak kabul edilmektedir. Tasarım ve görselleştirmenin yanında, performans analizi, planlama, programlama, yapım ile ilgili belgelerin hazırlanması, süre ve maliyete ilişkin verilerin sağlanması gibi konulara duyulan gereksinimden dolayı BIM, yapı üretim sürecinin temelinde yer almaya başlamıştır. Diğer yandan, sürdürülebilirlik kavramına ilginin artışı, inşaat sektörünü de bir takım hızlı değişim ve gelişmelere zorlamaktadır. Çeşitli politika, kanun ve düzenlemelerle inşaat sektörünün ürün ve süreçler açısından sürdürülebilir yenilikleri benimsemesi sağlanmaktadır. Sürdürülebilir projelere talep artmakta, aynı zamanda sürdürülebilir binalar ekonomik açıdan uygulanabilir olarak nitelendirilmektedir. Tüm bu nedenlerle, sektörde sürdürülebilir veriler için teknolojik yeniliklerin benimsenmesi tartışılmaya başlanmıştır. Ayrıca, sürdürülebilir yapım pazarına yönelik ürünlerin son 10 yıldaki hızlı gelişimi, tasarım ve yapım süreçlerinde BIM kullanımını teşvik etmektedir. Sürdürülebilirlik ve BIM kavramlarının bütünleşmesi sürdürülebilir yapım üzerinde büyük bir etkiye ve öneme sahiptir. Diğer yandan; yükselen bir eğilim olarak sürdürülebilir BIM ile ilgili gerek akademik gerekse uygulamaya yönelik çalışmaların daha sürdürülebilir çıktılar elde etmek üzere giderek arttığı da görülmektedir. Her ne kadar sürdürülebilir BIM'in önemi literatürde kabul görmüş olsa da, işlevsel araç eksikliği ve mevcut araçların karmaşıklığı gibi nedenler sürdürülebilir yapımda BIM'in yaygın olarak kullanılmasının ve akademik gelişmelerin uygulamaya yansımasının önünde engeller oluşturmaktadır. Ancak, BIM ve sürdürülebilir yapım pazarı bütünleşmesinin bir gereksinim olduğu da açıktır. Sürdürülebilirlikle ilgili kararların çoğu bina üretim sürecinin tasarım aşamasında verildiği için, sürdürülebilir verilerin BIM aracılığıyla söz konusu sürece dahil edilmesi kritik öneme sahiptir. Sürdürülebilirlik açısından IFC incelendiğinde ise, mevcut sürüm IFC2x Edition 3 Technical Corrigendum 1'de sürdürülebilirlikle ilgili herhangi bir özellik setinin olmadığı, yeni sürüm olan IFC4'ün ise çevresel etki göstergeleri ve çevresel etki değerlerini belirten iki özellik setine sahip olduğu görülmektedir. Söz konusu özellikler, projede kullanılan yapı elemanlarına özgü olmayıp, projenin genel anlamda çevresel etkisini anlamaya yönelik yenilenebilir enerji tüketimi, bina kullanım süresi ve su tüketimi gibi bilgileri barındırmaktadır. Mevcut durumda, sürdürülebilir verilerin doğrudan BIM modellerine aktarımının söz konusu olmaması nedeniyle, bütünleşme büyük uğraş ve zaman gerektirdiğinden, sürdürülebilirlikle ilgili kararların çoğu tasarım sonrası süreç olarak kalmaktadır. Bu çalışma, literatürde kabul görmüş fakat bir takım engellerden dolayı tam bir birleşmeden söz edilemeyen BIM ve sürdürülebilir yapım pazarının bütünleşmesi konusuna odaklanmaktadır. Sürdürülebilir yapıma ilişkin standartlar ile BIM bütünleşmesi arasındaki mevcut boşluğun, açık bir standart olan IFC veri modeli kullanarak doldurulması ve söz konusu bütünleşmeye olanak sağlayan bir model oluşturulması amaçlanmaktadır. Bu amaçla, BIM aracılığıyla yeşil bina sertifikasyonu almak üzere dokümantasyon oluşumunu kolaylaştırmak hedeflenmektedir. AEC sektöründe kullanılan farklı yazılımlar arası veri alışverişine olanak sağladığı için önerilen model IFC-tabanlı bir yaklaşım olarak ele alınmaktadır. Bu yaklaşım BIM ile yeşil bina değerlendirme süreçleri arasında bir köprü görevi üstlenmektedir. Tez çalışması kapsamında öncelikle çalışmanın konusu, amacı, kapsamı, sınırlamaları ve yöntemi açıklanmakta ve konu alanı ile ilgili çalışmalardan söz edilmektedir. BIM ile ilgili araştırma eğilimlerinin nasıl olduğunun ve hangi alanlarda yoğunlaşılıp hangi alanlarda boşluk olduğunun belirlenmesine olanak sağlayan meta analiz çalışması yapılmaktadır. Hakemli dergilerde yayınlanmış olan makaleler; yapım sektörü kapsamında çalışmanın konu alanı, yapı üretim süreci içindeki yeri, çalışma düzeyi, kullanılan araç ve yöntemler, konu alanına sağladığı katkı, amaç/sonuç ilişkisi ve yazar açısından analiz edilerek sınıflandırılmaktadır. Özellikle BIM ve sürdürülebilirlik ilişkisini ele alan çalışmalara ilişkin değerlendirmeler yapılmaktadır. İlerleyen bölümlerde, BIM, IFC ve sürdürülebilirlik kavramlarına ilişkin konular ele alınmaktadır. Bu bağlamda, BIM teknolojisinin rolü, özellikleri, kapasitesi, faydaları ve inşaat sektörüne olası etkileri belirtilmektedir. Birlikte işlerliğin temeli olan IFC veri standardının yapısının açıklanmasının ardından yapımda sürdürülebilirlik ve yeşil bina değerlendirme yöntemlerinden Bina Araştırma Kurumu Çevresel Değerlendirme Yöntemi ve Enerji ve Çevre Tasarımında Liderlik anlatılmaktadır. Daha sonra, BIM ile sürdürülebilirlik ilişkisinin önemi vurgulanarak bütünleşik BIM ve sürdürülebilir veri modeli önerilmektedir. Önerilen model ana hatlarıyla belirtildikten sonra modelin bileşenleri ve uygulama esasları detaylı olarak sunulmaktadır. Örnek bir proje üzerinden modelin geçerliliği test edilmektedir. Bütünleşik BIM sürdürülebilir veri modeli çözümü, bir araştırma problemi olarak ele alındığında, model geliştirme ve kullanıcı olmak üzere iki aşamalı bir süreç olarak tanımlanabilir. Model geliştirme sürecinin alt süreçleri (1) IFC standardında özellik setlerinin geliştirilmesi ve (2) yeşil malzeme veri tabanına erişilmesi ve yeşil malzeme kütüphanesinin oluşturulması iken kullanıcı süreci (1) BIM modelinin üretilmesi ve (2) yeşil dokümantasyon için verilerin hesaplanması olarak sıralanmaktadır. Bütünleşik BIM sürdürülebilir veri modelinin ilk adımı olan IFC-tabanlı özellik setlerini etkin bir şekilde belirleyebilmek için öncelikle yeşil bina değerlendirme yöntemlerinin incelenmesi ve IFC için olası kategorilerin belirlenmesi gerekmektedir. Daha sonra yeşil bina sertifikasyonu için gerekli olan verilerin girilmesine olanak sağlayan özellik setleri geliştirilmektedir. Model geliştirme sürecinin ikinci alt süreci, sertifikasyon için gerekli hesaplamaların yapılabilmesine olanak sağlayan yeşil malzeme veri tabanına erişimini; bu veri tabanında yer alan malzemelerin BIM yazılımları aracılığıyla oluşturulan projelerde kullanılmalarına olanak sağlayan yeşil malzeme kütüphanesinin yaratılmasını ve şablon dosya oluşturulmasını ele almaktadır. Önerilen modelin doğrulanması süreci olan kullanıcı sürecinde ise şablon dosya kullanılarak projenin oluşturulması ve IFC formatında saklanması gerekmektedir. Önerilen modelin son aşamasında yeşil dokümantasyonun hazırlanmasına yönelik, Yeşil Bina Değerlendirme Aracı, sertifikasyon için gerekli proje verilerini IFC'den alarak yeşil bina değerlendirme sisteminin ölçütlerine göre gerekli hesaplamaları yapmakta ve puanlama tablosunu çıktı olarak kullanıcıya sunmaktadır. Önerilen modele ilişkin bir takım sınırlamalar ve kabuller söz konusudur. Türkiye'deki kullanım alanı, ÇEDBİK'in BREEAM'i baz alarak çalışmalar yapması ve literatürdeki BREEAM BIM çalışmalarının eksikliği nedeniyle önerilen modelin kurgulanmasında BREEAM değerlendirme yöntemi esas alınmaktadır. Bu nedenle, yakın zamana kadar Türkiye'deki sürdürülebilir projelerin değerlendirilmesinde kullanılan BREEAM Europe Commercial 2009 Assessor Manual kullanılmaktadır. Haziran 2013 itibariyle BREEAM International New Construction 2013 yapım projelerinin kayıt edilmesi ve değerlendirilmesi için yeni şema olarak BREEAM Europe Commercial 2009'un yerini almıştır. Modele ilişkin çalışmalar yeni şemanın yayınlanmasından önce başladığı için önerilen model BREEAM Europe Commercial 2009'a dayanmaktadır. Ancak, modelin yeni şemaya uygunluğu ve adaptasyonu geleceğe dönük çalışma olarak sonuç kısmında ele alınmaktadır. Bununla birlikte, önerilen model, BREEAM değerlendirme yönteminin rakamsal olarak en hesaplanabilir ve algoritma oluşturulabilir kategorisi olan malzeme kategorisi ile sınırlandırılmaktadır. Yeşil malzeme veri tabanına erişim BREEAM web sitesinde oturum açarak gerçekleşmektedir; ancak, bu çalışma kapsamında veri tabanına erişim doğrudan yapılmaktadır. BIM yazılımı seçiminde Concept Design 2010 gibi uygun bir Model View Definition destekleyen IFC uyumlu bir yazılım olması hedeflendiğinden modelin gerçekleştirilmesi ve test edilebilmesi için Graphisoft ArchiCAD 17 kullanılmaktadır. Geliştirilen değerlendirme aracına yönelik sınırlamalar ise programın masaüstü bir uygulama olması, MS Access Database Engine ve IFC File Analyzer kurulumu gerekliliği olarak sıralanmaktadır. Sonuç olarak, önerilen bütünleşik model, yapı üretim sürecinin tasarım aşamasında BIM aracılığıyla BREEAM sertifikası için sürdürülebilir özelliklerin değerlendirilmesine olanak sağlamaktadır. Sürdürülebilir verilerin tasarımın ilk aşamalarından itibaren sürece dahil edilmesi, sürdürülebilir yapım projelerinin oluşturulmasında verimliliği artırarak doğru veriler ışığında yeşil bina sertifikasyon süreci için karar almayı etkin hale getirmektedir. Modele ilişkin bir takım sınırlamalar olmasına rağmen ele alınan kesitin başarılı bir şekilde doğrulanması önerilen modelin diğer kategoriler, değerlendirme yöntemleri ve BIM yazılımları açısından genişletilmesinin ve uyarlanmasının yapılabilir olduğunu kanıtlamaktadır.