Asma Germe Membran Yapılar Tarihsel Gelişimi

• 25 Haziran 2021, 01:16

Asma Germe Membran Yapılar Tarihsel Gelişimi

Asma Germe Membran Yapılar -Tarihsel Gelişim
“Tensile Membrane Structures - Form, Material and Design”

“Asma Germe Membran Yapılar - Form, Malzeme ve Tasarım”
Asma Germe Membran Yapılar -Tarihsel Gelişim
(Tezin önsözü )
1
Asma Germe Membran Yapılar -Tarihsel Gelişim
Önsöz
Hafif yapı sistemleri tasarlamanın gerekliliğini belirten ilk bilimsel makale Alman
mühendis Fritz Leonhardt (1909-1999) tarafından 1940 yılında yazıldı. Leonhardt bu
makalesinde, o dönemde malzeme temininde yaşanan problem nedeniyle, hafif yapı
sistemlerini bir gereklilik olarak tanımlar.[AL],[DR] Sorumluluk içinde yapılmış bir
yapının mümkün olduğunca hafif olması amaçlanır. Hafiflik, bir yapının üretiminde
kullanılan toplam malzeme miktarının azaltılmasıyla sağlanabilir. Bir yapının öncelikli
görevi dış yüklere direnç gösterebilmektir. Bir yapının kendi ağırlığının yapının yük
taşıma kapasitesine oranı, o yapının hafiflik derecesini gösterir. Çelik halat
kullanılarak inşa edilmiş bir asma köprü, kafes kirişle yapılan bir köprüden daha
hafiftir.[SC]
Hafif yapı sistemleri için temel soru “bir yapı daha az malzeme kullanılarak nasıl
tasarlanabilir?” sorusudur. Bu soruya verilen cevabın yeterliliği, malzeme ve yapı
tasarım bilgisindeki ilerlemeye bağlıdır. Membran yapı sistemleri hafif yapı çözümleri
sağlar. Bu yapılar geniş bir form ve konstrüksiyon seçeneğine sahiptir. Asma germe
membran yapılar, halat ağ yapılar, pnömatik yapılar, kafes ızgara kabuklar, jeodezik
küreler yüzeyi membrandan oluşan hafif yapılara örnektir. Bu yapı sistemlerinin her
2
Asma Germe Membran Yapılar -Tarihsel Gelişim
biri yukarıda sorulan soruya bir cevaptır. Bu sistemlerin tamamı, bir yapı alternatifi
olarak 1950’lerden sonra ortaya çıkmıştır. Bunun nedeni uygun malzeme ve tasarım
metotlarının bu dönemde geliştirilmiş olmasıdır.
- Tarihsel arka plan
İğne, M.Ö 60.000’li yıllarda icat edildi. Bu keşif sayesinde hayvan derilerinin
birleştirilebilmesi mümkün oldu. Bu tarih, sembolik olarak membran yapıların
imalatının başlangıcı olarak kabul edilebilir.[DR] Buz çağı insanı, doğadan korunmak
için hayvan derisinden barınak ve giysi yaptı. Bu insanlar, mağaralardan başka, hayvan
kemiklerini ve derisini kullanarak yaptığı çadırlarda yaşadı. Buz çağı sona erdiğinde
tarımla birlikte yerleşik yaşam başladı. Çamurdan yaptıkları kerpiçleri kullanarak evler
inşa ettiler.[LB] Fakat göçebeler çadırlarda yaşamaya devam etti. Antik geçmişi olan
“yurtlar” ve “kara çadırlar” göçebeler tarafından hala kullanılmaktadır. Göçebeler
zorunluluklar nedeniyle portatif, kolay taşınır, hafif çadır tipleri geliştirdiler. Örtü
olarak hayvan derisi ve keçi kılından örülen kumaşlar kullandılar. Kuzey Amerika
yerlilerinin kullandığı tepee, Asya’da görülen yurtlar ve kara çadırlar bunlara örnek
gösterilebilir. Mısır, Roma ve Asya uygarlıklarında hayvan derisinden ve dokuma
kumaşlardan yapılan çadırlar askeri amaçlar için kullanıldı. Roma’da, amfitiyatroların
seyir terasları halatlar arasına bağlanan keten kumaşlarla gölgelendirildi. Roma’dan
18. yy’a kadar çadır formlarında çok az ilerleme sağlandı. Bunun nedeni mevcut
malzemelerin yeterince kuvvet aktaramaması ve uygun birleştirme tekniklerinin
bulunmayışıdır.[FR]
Sanayi devrimiyle birlikte keten, pamuk ve yün iplikler makine aracılığıyla üretilmeye
başlandı. Ayrıca bu dönemde tel halat imalatında ilerleme sağlandı. 1829 yılında
Fransa’da, dövme demir zincir veya çubuk yerine, tel halat kullanılarak yapılan ilk
asma köprü tasarlandı. 1800’lü yıllardan itibaren sirkler popüler eğlence araçları haline
geldi. Demiryollarının yaygınlaşmasıyla Amerika’da gezici sirkler ortaya çıktı. Gezici
sirk şirketleri kolay sökülüp takılabilir çadırlara ihtiyaç duydular. Bu ihtiyaçtan dolayı
sirk çadırı endüstrisi gelişti. Sirk çadırı üreten Stromeyer firması 1872 yılında,
3
Asma Germe Membran Yapılar -Tarihsel Gelişim
Almanya’da kuruldu.[FR] Modern anlamda asma germe membran yapı sistemlerin ilk
örnekleri 1950’lerde bu firmada üretildi.
Sanayi devriminin önemli sonuçlarından biri yeni malzemelerin geliştirilmesidir. Çelik
üretiminde yaşanan teknik ilerlemeler nedeniyle, 1864 yılından itibaren, farklı kalitede
çelik profiller ekonomik ve yaygın bir şekilde temin edilebilir hale geldi.[BK] Modern
tel halat, 1831-1834 yıllarında, madencilik alanında kullanılmak üzere Alman maden
mühendisi Wilhelm Albert tarafından icat edildi.[WW] İlk polyester lifin üretimi 1941
yılında, İngiliz kimyacılar John Rex Whinfield and James Tennant Dickson tarafından
ilan edildi.[WY] Bu malzemelerin üretilmesi hafif yapı sistemlerinin gelişmesine
zemin hazırladı.
- Öncüler
Rus mühendis Vladimir Grigorevic Shukhov (1853-1939) çelik hafif yapı sistemlerinin
en önemli öncülerinden biridir. Shukhov çelik kafes ızgara sistemlerden oluşan
hiperboloid kuleler, çatılar ve çadır yapılar tasarladı. Dünyanın ilk antiklastik formda
çelik germe yapısı Shukhov tarafından tasarlandı. Shukhov kendinden sonra gelen bir
çok mimar ve mühendisi etkiledi. Günümüzde bu etkiler artarak devam etmektedir.
[KD], [BK] Shukhov’un en önemli icadı çelik kafes ızgara yapılardır. Shukhov bu
sistemleri, hafif, ekonomik, sağlam bir yapı sistemi oluşturmak için yoğun bir
araştırma sürecinden sonra geliştirdi. Shukhov bir yapıyı oluşturan elemanların
boylarının eşit olması durumunda, yüklerin yapı yüzeyinde eşit bir şekilde
dağılacağını, böylece hafiflik ve sağlamlığın birlikte başarılabileceğini keşfetti. 1895
yılında bu keşfin patentini aldı. Bu yapı tekniğiyle 1896 Rusya Nizhny Novgorad
Fuarı için geniş açıklıklı çadır yapılar inşa etti. Bu çadır yapıların ızgara çatısı, çapraz
bir şekilde üst üste binen, birbirine perçinlenmiş ince çelik şeritlerden oluşuyordu.[ED]
Yapının çatısını oluşturan çelik ızgara, kendi ağırlığı nedeniyle bir ön gerilim
kazanıyor ve bu öngerilim nedeniyle dış yüklere direnç gösterebiliyordu.[DG]
Shukhov, aynı konstrüksiyon tekniğini kullanarak, yüzeyi oluşturan elemanların
basınca çalıştığı hiperboloid kuleler ve çift eğrilikli kabuk tonoz çatılı ızgara kabuk
4
Asma Germe Membran Yapılar -Tarihsel Gelişim
yapılar inşa etti. Bu yapıların bir çoğu bugün ayaktadır. Polonyalı-Amerikan mimar
Nowicki Dorton Arena’yı tasarlayana kadar çekmeye çalışan ızgara yapı tekniği
unutulmuştu.[BK]
Yurt çadırlar, binlerce yıldır Merkezi Asya’da göçebeler tarafından kullanılmaktadır.
Bu çadırlar, geleneksel çadır sistemleri içinde yapı tasarım açısından en zengin
sistemlerdir. Birçok komplike detay ve yapısal elemandan oluşur. Yurt çadırların
duvarları ahşap ızgaralardan bir kabukla çevrilidir. Bu ızgara kabuk, yurt çadıra
yüksek düzeyde stabilite ve sağlamlık kazandırır. Shukhov’un basınca çalışan
ızgaraları, yurt cephe ızgaralarıyla biçim ve işlev açısından benzerlik göstermektedir.
Shukhov, bir mühendis gözüyle bir yurt çadırı incelemiş ve bu ızgara kabuktan ilham
almış olabilir. Yurt ızgara kabukları tek yönlü eğriliğe, Shukhov'un tasarladığı ızgara
kabuk yapılar iki yönlü eğriliğe sahiptir.
Shukhov’un ızgara kabuk çalışmalarından yaklaşık elli yıl sonra, antiklastik yüzeye
sahip bir çatı örtü sistemi, mimar Matthew Nowicki (1910-1950) ve mühendis Fred
Severud (1899-1990) tarafından ABD Dorton Arena projesinde uygulandı (1952). Bu
projede çatı örtü sistemi, iki karşıt yönde sıralanmış bir kablo ağdan oluşmaktadır.
Kablo ağda oluşan yükler, ağın bağlı olduğu kemer şeklindeki çerçeveye aktarılır. Çatı
yüzeyi, antiklastik formunu bu kemer geometri nedeniyle kazanır. Dorton Arena çatı
örtü tekniği yeni fikirlerin oluşmasına neden oldu.[DG] Dorton Arena projesi,
öngerilimli kablo ağla yapılan ilk önemli uygulamadır. 1951 yılında bu projenin
yapımı sürerken, ABD’de öğrenci olarak bulunan Alman mimar Frei Otto (1925-2015)
projenin mühendisi Severud'le tanıştı.[ST] Otto, bu projeyi inceledikten sonra asma
çatılarla ilgilenmeye başladı [MD]. Otto, doktora tezini hazırlarken bu projeden yola
çıktı. Nowicki ve Severud'un kablo ağı, Frei Otto'nun çalışmalarına ilham kaynağı
oldu ve çadır yapımcısı Peter Stromeyer ile çok verimli bir işbirliği başlatmasına yol
açtı.[DG],[BN]
Amerikalı düşünür, mucit, Richard Buckminster Fuller’in (1895-1983) temel tasarım
5
Asma Germe Membran Yapılar -Tarihsel Gelişim
düşüncesi “daha azla daha çoğunu yapmanın mümkün olduğu” fikrine dayanır.
Fuller’e göre insanlığın temel problemi beslenme ve barınmadır. Bu sorunlar,
ekonomik ve etkili bir tasarım anlayışı sayesinde çözülebilir.[WN] Fuller'in temel ilgi
alanlarından biri, yapı tasarım ve üretim tekniklerini yeniden yapılandırmak ve
konutları iyileştirmek için teknolojiyi kullanmaktı.[BF] Fuller'e göre bir yapı sadece
estetik açıdan değil yapının hafifliği veya ekolojik uyumu açısından da
değerlendirilmelidir.[MG] Fuller bir çok buluş yaptı ve patent aldı. Fuller kendi
kendine yeten bir yapı (Dymaxion House) tasarladı, düşük yakıt tüketimi olan
aerodinamik otomobil (Dymaxion Car) icat etti. Fuller’in en meşhur keşfi olarak
jeodesik küre gösterilebilir.
Jeodezik küre, bir alanı yüksek dayanımda ve az malzeme kullanarak kapatmak için
için ideal bir konstrüksiyon tekniğidir.[KD] Fuller, mümkün olduğunca eşit uzunlukta
elemanlardan oluşan bir küre yüzeyi tipolojisi geliştirmek için uzun yıllar çalıştı.
Fuller, 20 eşit üçgenden (icosahedron) oluşan bir yüzeyden hareket ederek bunu
başardı. Daha refine bir küresel yüzey için her bir üçgeni alt üçgenlere böldü.[KP]
Jeodezik küre Fuller’den daha önce, Alman Mühendis Walter Bauersfeld (1879-1959)
tarafından keşfedilmişti. Bauersfeld tasarımını 1922 yılında Zeiss Planetarium çatısı
projesinde uyguladı. Fuller bu tasarımdan habersiz, kendi hesaplamalarıyla jeodezik
küreyi yeniden keşfetti. Fuller, 1949 yılında, alüminyum profiller ve vinil örtüden
oluşan ilk jeodezik kubbesini kurdu. İlk ticari müşterisi 1953 yılında Ford Motor oldu.
Michigan'da bulunan Ford idari binası avlusunun bir kubbeyle kapatılması gerekti,
mühendislerin projelendirdiği sistem 160 ton ağırlığındaydı. Mevcut bina bu ağırlığı
taşıyamadığı için proje uygulanamıyordu. Problemi Fuller çözdü, avluyu örtmek için
bir jeodezik kubbe tasarladı, bu tasarım sayesinde avlu toplam 8.5 ton malzeme
kullanılarak kapatıldı.[WN] ABD, Expo 67’ye Fuller’in tasarladığı jeodezik küreyle
katıldı. 2000 yılında İngiltere’de yapılan Eden Projesi jeodezik kürelerin önemli
uygulamalarından biridir.
6
Asma Germe Membran Yapılar -Tarihsel Gelişim
- Metot
Bir yapının hafiflik derecesi, yapının kendi ağırlığının, yapının yük taşıma kapasitesine
oranıyla anlaşılır. Bu bağlamda hafiflik ölçülebilir nesnel bir kriterdir. Bir yapı
öncelikle çevresel yüklere karşı direnç gösterir. Bu yükler, kar, rüzgar ve deprem
olabilir. Bir yapının bu yüklere karşı dayanım kapasitesi, yapının formuna (geometrik
şekil) bağlıdır. Yapının yük taşıma kapasitesini artıracak en uygun formu araştırma
işlemi “form bulma” olarak adlandırılır. Bir yapı için ideal formu belirlerken, doğal
fenomenler bir yol göstericidir. Yer çekimi, minimum enerji prensibi çıplak gözle
görülen pratik form verici etkilerdir. Bu bağlamda “form bulma” işlemi deneyseldir ve
kaynağını doğal fenomenlerden alır. Canlı veya cansız bir unsurun doğal fenomenler
etkisinde, kendi kendine bir form oluşturması “self-forming” olarak adlandırılır.
İspanyol mimar Antoni Gaudi’nin Colonia Güell Kilisesi doğa yasalarına dayanılarak
yapılan tasarıma bir örnektir.[TM] Mimar Antoni Gaudi (1852-1926) eserlerinde
katenari eğrilerini kullanır. Gaudi bu eğrileri ilk kez Colonia Güell Kilisesi tasarımında
kullandı. Ters çevrilmiş bir katenari eğrisi sadece kendi ağırlığını taşıyan bir kemer
için en ideal formdur. Bu kemer biçimi kendi ağırlığı altında eksenel basınç gösterir,
kemerde kayda değer bir eğilme momenti oluşmaz.[LR] Antoni Gaudi, belki de bir
yapının bütün geometrisini belirlemek için, fiziksel bir modelin kendi “kendine
oluşturduğu” formu kullanan ilk kişidir. Gaudi, Colonia Güell kilisesinin formunu üç
boyutlu bir fiziksel asma model kullanarak belirledi. Bu amaçla, 1:10 ölçeğinde bir
plakaya asılı bir füniküler sistem oluşturdu. Gaudi, iplerden oluşan bu sisteme kurşun
bilye dolu torbalar asarak ölü yükü simüle etti. Bu fiziksel model -kendi yükü altındadirençli bir yapıyı belirleyen, bir denge figürünün oluşmasını sağladı. Gaudi bu
fiziksel modelden sağladığı figürü ters çevirdiğinde, sistemi oluşturan elemanların
-eğilme momentine maruz kalmadan- kendi ağırlığı altında sadece eksenel basınç
taşıdığı bir yapısal form elde etti.[WD]
İsviçreli mühendis Heinz Isler (1926-2009) betonarme kabuk yapıların öncülerinden
biridir. Isler, deneysel yönteme dayanan form bulma teknikleriyle ünlüdür. Isler’in
7
Asma Germe Membran Yapılar -Tarihsel Gelişim
tasarımlarında, doğayla kurduğu yakın ilişki etkili oldu. Midye, yemiş, yumurta
kabuklarından ilham aldı. Isler'in deneysel yöntemler kullanarak ürettiği kabuk yapılar,
doğa yasalarıyla şekillenen bu gibi formların sonucudur. Isler bu yaklaşım sayesinden
en az malzeme kullanarak en sağlam yapısal formlar üretmeyi başardı.[KT] Isler,
tasarladığı betonarme kabukların formunu bulmak için farklı metotlar geliştirdi. En
tatmin edici sonuçları asılı bez parçaları kullanarak yaptığı formlardan edindi. İkonik
projesi olan Deitengen Servis İstasyonu tasarımını bu form bulma metodunu
kullanarak yaptı. Isler, ıslatılmış bir bez parçasını dört noktadan asarak dondurucu
gece soğuna bıraktığında oluşan form donarak bir kabuğa dönüştü. Isler, kullandığı en
verimli form bulma yöntemini buradan hareket ederek geliştirdi. Ölçekli olarak
hazırladığı platforma, alçı vb. içeren özel bir karışımla sıvanmış bez parçası astı. Yer
çekimi etkisinde oluşan form katılaştı, formu ters çevirdiğinde, basınca çalışan bir
kabuk yapı için gerekli stabil modeli elde etti. Isler, bu ölçekli modelin geometrisini,
x, y, z koordinatlı bir platformda, manuel aletler kullanarak üretim için yeterli
hassaslıkta tanımladı.[CH]
Doğa ve tasarım arasındaki ilişkiyi göstermek için, daha önceleri “bionics” ve
“biomimicry” terimleri kullanılıyordu. Güncel olarak bu kavramlar yerine
“biyomimetik” terimi kullanılmaktadır. Biyomimetik, biyolojik yapıları ve süreçleri ve
bunların benzer teknolojik uygulamalarını, yöntemlerini veya prosedürlerini anlamayı
gerektirir. Biyomimetik, doğanın, ne maddi ve işlevsel ne de yaratıcı bağlamda taklit
edilmesi değil, doğal prensiplerin kavranmasıdır. Richard Buckminster Fuller ve Frei
Otto gibi mühendisler ve mimarlar 1950'lerden beri “doğal yapılar” ile ilgilendiler ve
güncelliğini hala kaybetmemiş yapılar geliştirdiler. Frei Otto, diğer uzmanlarla işbirliği
yaparak doğal formların ve yapı süreçlerinin işlevsel temellerini anlamaya çalıştı.[PH]
Asma germe membran yapı sistemlerinin öncüsü Frei Otto 1961 yılında antropoloji ve
biyoloji profesörü Johann-Gerhard Helmcke'le (1908-1993) tanıştı. Bu tanışmaya
kadar Otto'nun temel ilgi alanı yapısal hafiflik araştırmalarıyla sınırlıydı. Otto, bu
dönemde sabun köpükleriyle oluşturduğu minimal formlar üzerinde çalışma
8
Asma Germe Membran Yapılar -Tarihsel Gelişim
yapıyordu. Helmck’le tanıştıktan sonra Otto’nun formlara olan ilgisinin kapsamı
genişledi. Özellikle, diyatom ve radyolarya fotoğraflarını incelemesi Otto’nun çalışma
alanına biyolojiyi de ekledi. Otto, bu fotoğraflarda, sabun köpükleriyle oluşturduğu
formların benzerlerini gördü. Otto ve Helmcke, birlikte yaptıkları onlarca yıl süren
çalışmalarda, bu formları ve bu formların arkasındaki benzerliğin nedenini anlamaya
çalıştılar. Helmcke ve Otto arasındaki ortak çalışma 1993 yılına kadar devam etti.[FB]
Doğal yapı formları üzerine yapılan çalışmalar, doğada canlı ve cansız nesnelerdeki
süreçlere ilişkin araştırmalar bugün ve yarın kullanılabilir bir tasarım yaklaşımı
başlattı. Doğadaki formların benzerliklerinin tespiti ve bu benzerliklerin arka planının
araştırılması tüm zamanlar için geçerli bir tasarım anlayışı olarak ele alınabilir. Frei
Otto ve ekibi, bize, sadece bir tasarım teorisi olarak yardım eden değil ayrıca geleceğe
ilişkin sorumluluklarımızı yerine getirmemizi sağlayan bir tasarım düşüncesi geliştirdi.
[AL]
- İlerleme
II. dünya savaşı sonrası gelenekten kopmak isteyen yenilikçi mimar ve mühendisler
[KN], savaş esnasında geliştirilen yeni malzemeler, yapı endüstrisinin kazandığı
deneyim, bilgisayar bilimlerinde ve yapı analiz tekniklerinde yaşanan gelişmeler,
Tacoma Narrows Köprüsünün yıkılmasıyla (1940) rüzgarın dinamik etkilerine karşı
kazanılan teorik bilgi [FR], hafif yapı alanında bir tarihsel sıçramanın yaşanmasına
zemin hazırladı. Frei Otto yönetiminde, Stuttgart Teknik Üniversitesi, Hafif Yapılar
Enstitüsü’nde (IL) yapılan çalışmalarda, asma germe membran yapı sistemlerinin
tasarım ve üretimine ilişkin, kapsamlı teorik ve pratik bilgiler üretildi.
Otto, asma germe membran yapı sistemleri, kablo ağlar, girid kabuklar, pnömatik
yapılar, açılır kapanır sistemlerin örneklerini tasarladı. Bu tasarımlar farklı alanlardan
bir çok uzmanın katkısıyla geçekleşti. Hafif yapı sistemleri açısından, Expo 67
Almanya pavyonu (1967 - Mimar Gutbord ile birlikte), Münih Olimpiyat Stadyumu
(1972 - Mimar Behnisch ile birlikte), Mannheim Multihalle (1975 - Mimar Carlfried
Mutschler ve Joachim Langner ile birlikte) projeleri yapı tasarım tarihi açısından çığır
9
Asma Germe Membran Yapılar -Tarihsel Gelişim
açıcı örneklerdir.
Frei Otto 1925 yılında Almanya’da doğdu. Otto 1943 yılında mimarlık fakültesine
kayıt hakkı kazandı, ancak aynı yıl orduya alındı. 1945 yılında savaş esiri olarak
tutuklandı. Fransa’da savaş esirlerinin bulunduğu kampta iki yıl kaldı. Bu kampta
mimari ekip içinde yer aldı. Otto, “bir alanı en az malzemeyle kapatma” konseptini
burada geliştirdi. 1947 yılında serbest kalarak eve döndü. 1952 yılında Berlin Teknik
Üniversitesi Mimarlık Fakültesi’nden mezun oldu. 1950-51 yıllarında bir bursla
Amerika’ya gitti, önemli mimarların yapılarını inceledi. Ayrıca bu dönemde Virginia
Üniversitesi’nde sosyoloji ve kentsel gelişim üzerine çalıştı. 1952‘de Berlin'de kendi
mimarlık ofisini kurdu. 1954 yılında Berlin Teknik Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği
Bölümü’nde “Asma Çatı, Form ve Yapı” (Das Hangende Dach, Gestalt und Struktur)
isimli doktorasını tamamladı. Aynı yıl çadır imalatçısı Peter Stromeyer ile çalışmaya
başladı.[MK], [DC], [MG]
Federal Bahçe Fuarı için 1955 yılında Kassel'de, 1957 yılında Cologne'de asma germe
membran yapı sistemlerinin ilk örneklerini uyguladı. Bu sistemler basit, mütevazi bir
görünüme sahip olmasına rağmen, teknik mükemmelliği yansıtıyordu.[NR] Bu
çalışmalar Otto’ya ulusal tanınırlık kazandıran ilk çalışmalar oldu.[MK] Otto, bu
çalışmaların her birinde, yeni form fikirleri, farklı membran malzemeler, farklı
öngerme, montaj ve birleştirme metotları denedi.[FR],[DG] Peter Stromeyer ile
birlikte yapılan bu çalışmalar antiklastik yüzeye sahip ilk modern asma germe
membran yapı örnekleridir. 1958 yılında, Berlin’de, Hafif Yapı Konstrüksiyonları
Geliştirme Enstitüsü’nü kurdu. Devam eden yıllarda Amerika’nın önemli
üniversitelerinde misafir profesör olarak dersler verdi. 1961 yılında Berlin’de
Antropolog Biyolog J. G. Helmcke ile birlikte "Biyoloji ve Yapı" araştırma grubunu
kurdu.[MK]
Firtz Leonhardt (1909-1999), Otto’yu Hafif Yapı Enstitüsü’nü (IL) kurması için,
Stutgart Üniversitesi’ne davet etti.[AL] Enstitü 1964 yılında kuruldu. Enstitü
10
Asma Germe Membran Yapılar -Tarihsel Gelişim
çalışmaları kapsamında, SFB 64 (Long-Spanning Surface Structures 1970-1985) ve
SFB 230 (Natural Structures 1984-1995) adlı iki özel araştırma projesinde çalışma
yapıldı. SFB 64 programında doğa ve teknoloji, biyoloji ve yapı alanlarında çalışma
yapıldı.[PH] SFB 64, Münih Olimpiyat Stadını başarılı bir şekilde tasarlamak ve inşa
etmek için gerekli olan tüm teknoloji, tasarım yöntemi ve malzeme bilimini bir araya
getirdi.[BN] SFB 230 programında, mimarlık, şehircilik, binaların yapısı konularında
çalışma yapıldı. Bu programda canlı, cansız tüm doğadaki “form bulma” ve “selfforming” süreçleri göz önünde bulunduruldu. Bu araştırma programında doğayı
anlamak doğayı kullanmaktan daha önemliydi.[PH] SFB 230 araştırma projesinde
felsefeciler, biyologlar, mimarlar, farklı uzmanlıklara sahip mühendisler ve şehir
plancıları çalıştı.[AL] Enstitüde yapılan çalışmalar deneysel metoda dayanıyordu.
Örümcek ağları, sabun köpükleri, bambular, mikro organizmalar “form” konsepti
içinde incelendi.
Otto ve çalışma arkadaşları, binlerce yıllık geçmişi olan hafif germe yapı tekniğini,
doğadan yola çıkarak yeni bir yaklaşımla yorumladı.[KN] Bugün kullanılan asma
germe yapı tasarım kavramlarının, analiz ve üretim tekniklerinin bir çoğu Hafif Yapılar
Enstitüsü’nde o dönem yapılan çalışmalara dayanır.[BN] Onlarca yıl süren bu
çalışmalar, hafif yapı sistemleri alanında bir çok uzmanın yetişmesini sağladı.[TR] Bir
çok mimar ve mühendis, SFB 64 ve SFB 230'da yapılan doğal yapıları araştırma
çalışmalarından etkilendi. Bu çalışmalar hafif yapı sistemlerinin ve minimal formların
anlaşılmasını sağladı. Günümüzün, enerji tasarrufu sağlayan, malzemeyi etkin
kullanan yapı hedefleri dikkate alındığında, doğadan yola çıkılarak yapılan “form
bulma” araştırmaları gittikçe önem kazanmaktadır.[PH]
Otto’nun Expo 67 projesi, Shukhov’un Nizhny Novgorod ve Nowicki’nin Dorton
Arena projelerinden sonra, kablo ağlardan oluşan hafif yapı sistemleri alanında yeni
bir dönem başlattı. Bu proje, Otto’nun vizyonunu ortaya koyduğu ilk proje oldu.[NR]
Otto sabun filmlerle bulduğu minimal formu, 8000m² büyüklüğünde bir projeye
dönüştürmeyi başardı. Bu yapı, formu ve malzemesi nedeniyle asma germe membran
11
Asma Germe Membran Yapılar -Tarihsel Gelişim
yapı sistemlerinin sağladığı yüksek olanakların anlaşılmasını sağladı. Expo 67 projesi
yapısal açıdan bir matematiksel kanıtlama olmadan yapıldı. Bunun nedeni o dönemde
bu yüzeylerin modellemesi ve yapısal davranışını kontrol etmek için bir sayısal
tekniğin bulunmamasıdır. Projenin bir kısmının 1:1 ölçekli modeli yapıldı, bu model
üzerinde hidrolik jaklar kullanılarak direklere gelen yükler kontrol edildi. Expo 67
projesi, bu özelliği nedeniyle, Otto'nun çalışmaları içinde bir istisnadır.[MD] Otto,
Expo 67 projesiyle uluslararası tanınırlık kazandı.[MK] Bu proje, Fritz Leonhardt
(1909-1999), Wolfhardt Andrä (1914-1996) ve Klaus Linkwitz’in (1927-2017) teknik
katkılarıyla gerçekleşti.[BN] Expo 67 Almanya Pavyonu projesi, hafif yapı
sistemlerinin en önemli simgesi olarak görülen Münih Olimpiyat Parkı projesine teorik
ve pratik altyapı sağladı. Expo 67 Almanya Pavyonu projesi, bir kablo ağa alttan asılı
polyester esaslı membrandan oluşmaktadır.
Münih Olimpiyat Parkı projesi, Otto’nun sabun köpükleriyle bulduğu minimal bir
formdan oluşan diğer bir projedir. Bu proje, günümüzde hafif yapı sistemlerinin en
önemli simgelerinden biridir. Bu proje Otto'nun fiziksel modellemeye dayanan imalat
ve analiz yöntemlerinden bilgisayar teknolojisinin kullanıldığı sayısal modelleme ve
analiz yöntemlerine geçişi göstermektedir. Bu özelliği nedeniyle Münih Olimpiyat
Parkı projesi asma germe membran yapı sistemlerinin tasarım, imalat ve analiz
yöntemlerinde yeni bir dönem başlattı. İlk sayısal form bulma metodu olan Force
Density Method, Linkwitz ve H. J. Schek, tarafından 1969 yılında, bu projenin
tasarımı aşamasında geliştirildi. 75000m² alanı kapatan bu projenin üst örtüsü, çelik
halatlardan oluşan ağa akrilik cam paneller sabitlenerek üretildi. Projenin yapısal
hesapları Leonhardt ve Andrä tarafından yapıldı.
Otto’nun doğal fenomenlerden yola çıkarak bulduğu bir formu uyguladığı diğer bir
çığır açıcı proje Mannheim Multihalle projesidir. Otto, bu projenin yüzey geometrisini
bir zincir örgünün yer çekimi etkisinde aldığı formu ters çevirerek oluşturdu. Projenin
yüzeyi basınca çalışan bir ahşap ızgara sisteminden oluşmaktadır. Yaklaşık elli yıl
geçmesine rağmen bu yapının formu hala günceldir. Bu projenin statik hesapları
12
Asma Germe Membran Yapılar -Tarihsel Gelişim
Ove Arup (1895-1988) ve Edmunt Happold (1930-1996) tarafından yapıldı. Proje
7400m² alanı kapatmaktadır. Üst örtü olarak polyester esaslı membran kullanıldı.
Expo 67 ve Münih Olimpiyat Parkı projelerinin tarihsel önemi dikkate alındığında
Leonhardt’ın hafif yapı sistemlerine katkısı önemlidir. Leonardt modern inşaat
mühendisliğinin en önemli öncülerinden biridir.[DR] Otto ve Leonhardt, ilk özel
araştırma grubu olan SFB 64'ün kurucularıdır. Bu araştırma grubu, 1972 Olimpiyat
Parkı projesinin uygulanabilir olması için bilimsel temel hazırladı. 1972 Olimpiyat
Parkı projesinin planlanması ve inşası, Leonhardt'ın çok yönlülüğü ve yüksek
mühendislik kapasitesinin bir kanıtıdır. Leonhardt, geleneksel köprü tasarımlarından
daha ekonomik olan gelişmiş uzun-açıklıklı asma köprüler için yeni sistemler
geliştirdi. Ayrıca, öngermeli beton için yeni sistemler ve inşaat yöntemlerine öncülük
etti.[TR]
Otto’nun önemi asma germe membran yapı sistemlerine ilişkin ilk uygulamaları
yapmış olmasıyla sınırlı değildir. Otto hafif yapı sistemlerine felsefi bir temel
geliştirmeye çalışmıştır. Otto’ya göre, doğal yapılar üzerine yapılan bu çalışmalar,
doğa yasalarını izleyen rasyonel bir form bulma sürecinin bir parçası olmakla birlikte,
aynı zamanda kendisiyle ve doğayla uyumlu, barışçıl ve özgür bir topluma yönelik
daha büyük bir vizyonun da bir parçasıdır.[NR] Otto’nun mimarisi her zaman,
Almanya'da Nazi döneminde sözde bir sonsuzluk için inşa edilmiş ağır yapılara bir
tepki olacaktır. Otto'nun çalışmaları, o dönemin mimarisinin aksine, hafif, doğaya açık,
demokratik, düşük maliyetli ve hatta bazen geçiciydi.[MK]
13
Asma Germe Membran Yapılar -Tarihsel Gelişim

Referanslar Ve Kaynaklar

[DR] F. H. Dieringer “Numerical Methods for the Design and Analysis of Tensile
Structures” Technischen Universität München PhD-Thesis 2014
[MK] “Frei Otto 2015 Laureate Media Kit” The Pritzker Architecture Prize
[TM] J. Tomlow “A ghost image of the Colonia Guell church by Antoni Gaudi”
Hochschule Zittau/Gorlitz (FH), Fachbereich Bauwesen, Germany
[KT] T. Kotnik, J. Schwartz “The Architecture of Heinz Isler” J. IASS Vol. 52 (2011)
No. 3
[CH] J. Chilton “Form-finding and fabric forming in the work of Heinz Isler”
[AL] I. L. Aldinger “Frei Otto: Heritage and Prospect” International Journal of Space
Structures 2016, Vol. 31(1) 3–8
[SC] J. Schlaich, M. Schlaich “Lightweight Structures”
[BN] M. Barnes and M. Dickson “Widespan Roof Structures” Thomas Telford 2000
[FR] B. Forster “A brief history of cable and membrane roofs” The Arup Journal Vol.
15 No. 3 October 1980
[KD] B. Kádár “World Exhibitions as laboratories for structural innovation” Periodica
Polytechnica 42/1 (2011)
[BK] M. Beckh “Hyperbolic structures - Shukhov’s lattice towers – forerunners of
modern lightweight construction”
14
Asma Germe Membran Yapılar -Tarihsel Gelişim
[ED] E. Edemskaya, A. Agkathidis “Rethinking Complexity: Vladimir Shukhov’s
Steel Lattice Structures”
[ST] P. Steadman “The Evolution of Designs” Routledge, 2008
[WN] R. G. Weingardt “The Father of Synergetics” Structure Magazine, January 2006
[BF] https://www.bfi.org/about-fuller/biography
[PH] G. Pohl, W.erner Nachtigall “Biomimetics for Architecture & Design” Springer,
2015
[LR] M. G. Lorenzi, M. Francaviglia “Journal of Applied Mathematics” Volume 3,
2010
[KP] J. Knippers, T. Speck “Design and construction principles in nature and
architecture”
[TR] M. Trautz, L. Lin “The Stuttgart School of Building Design” Structure Magazine,
April 2008
[NR] W. Nerdınger “Frei Otto Complete Works Lightweight Construction Natural
Design” Birkhauser, 2005
[MG] H. F. Mallgrave, D. Goodman “An Introduction to Architectural Theory” WileyBlackwell, 2011
[WD] D. Wendland “Model-Based Formfındıng Processes: Free Forms in Structural
and Architectural Design”
15
Asma Germe Membran Yapılar -Tarihsel Gelişim
[FB] D. Fabricius “Architecture before architecture: Frei Otto's ‘Deep History” The
Journal of Architecture, Volume 21 Number 8, 2016
[LB] T. Lambert “A Brief History of Houses”
http://www.localhistories.org/houses.html
[WY] https://en.wikipedia.org/wiki/ Synthetic_fiber
[WW] https://en.wikipedia.org/wiki/ Wire_rope
[MD] “Frei Otto - In Conversation with the Emergence and Design Group”
Morphogenetic Design, 2004
[DC] M. Dickson “Frei Otto – inspired inventor, researcher and designer” The
Structural Engineer, August 2015
16