Parametrik Stratejilerin Enerji Verimliliği ve Yapısal Optimizasyon Üzerindeki Etkisi: Bir Durum Çalışması Olarak Al Shaab Stadyumu

Abstract

Çevre dostu yapı kabuk tasarımı ile altyapının sağlanması, inşaat işlerine entegre edilmesine katkıda bulunmak için özel araçlara, yazılımlara ve mühendislik becerilerine ihtiyaç duyar. Araştırmada, parametrik algoritmik tekniklerin enerji verimliliği üzerindeki etkisini sunmakta ve yapısal topoloji optimizasyon sürecinin yöntemlerini göstermektedir. Hem enerji hem de yapısal etki, 'Rhino 3D' yazılımının 'Grasshopper 3D' eklentileri kullanılarak incelenmiştir. Bu araştırmanın ilk kısmı, güneş panellerini yüzeye paralele yerleştirerek yapım ve maliyetleri düşürme olanağı verebilmek için farklı yatay ve dikey açılarına sahip bina kabuk tasarım geometri formları tasarlamak ve yüzey enerji kazançlarında maksimum avantajı bulmaya odaklanmıştır. Hangi prototip formunun enerji verimliliğine daha iyi bir çözüm sağladığını karşılaştırmak için 'Ladybug' ve 'DIVA' araçlarını 'Grasshopper 3D' ile kullanarak karşılaştırmak için iki prototip formu incelendi. Bu araştırmanın ikinci bölümünde, bir stadyum bölümü için yapısal topoloji optimizasyon algoritmalarının sunulduğu örnek olarak, algoritmanın 'tOpos' aracı ile 'Grasshopper 3D' ile çalıştırılması incelenmiştir. Bu araştırmada, bir vaka çalışması olarak Al Shaab Stadyumu, yeni parametrik araçlarla yapısal bir yapı geliştirmenin değerini göstermektedir.

Eco-friendly building design requires special tools, software, and engineering skills to provide infrastructure and contribute to its integration into construction works. Parametric techniques are mainly designed to create modern and complex forms. However, parametric techniques have also been developed to optimize building designs in terms of energy and reduce construction materials. Parametric solar radiation simulation and topology optimization strategies this research presented using the 'Grasshopper 3D' plugins of 'Rhino 3D' software. Two forms of prototypes were examined to compare which prototype form provides a better solution for the solar path effect on building envelopes using 'Ladybug' and 'DIVA' tools with 'Grasshopper 3D'. The first part of this research focused on designing building envelope design geometry forms with different horizontal and vertical angles to provide the opportunity to reduce construction and costs by placing solar panels parallel to the surface and finding the maximum advantage in surface energy gains. Time is an essential factor in this part, where the fourth dimension, 'Time,' controls the simulation process by choosing the simulation period on the two Building envelope prototypes. Changing simulation time at different times, seasons, months, and days; provides different results through solar radiation motion on energy-designed geometries. The time directly impacts energy efficiency design in terms of using solar panels for eco-friendly buildings, which are presented in this research. The case study of topology optimization was examined as an example to run the algorithm with the 'tOpos' tool with 'Grasshopper 3D'. In this research, Al Shaab Stadium, as a case study, shows the value of developing a structural edifice with modern parametric tools