Material-aware building design in responding to future needs

Abstract

The recent quest for reducing building material ecological impact in parallel to consequences of poorly chosen materials and unsustainable material developments emphasize the need to formulate a comprehensive framework responding to the future. Hence, the conceptual and theoretical foundation of this thesis is brought together around the concept of ‘material-aware building design’ towards a holistic selection of building materials, and considering its future developments. Accordingly, the ‘material-aware building design’ is proposed by author as a method to examine the influences of sustainability, technological developments, and users and designers’ expectations, as the most influential factors in selection and development of building materials from the past to the present. This research aims to show the target and priorities to material scientists and designers by foreseeing the necessities for the future developments of building materials. Hence, the methodology of research is based on both theoretical and statistical approaches in order to bring building materials possibilities and challenges in the design procedure. Consequently, the outcome of this thesis would be beneficial for both designers and architects in order to deal with complex challenges, and improve their designs in terms of environmental responsibility, social wellbeing, and adaptability to the future needs. As a result, by the evaluation of the key factors in the selection and development of building materials, it can be assumed that in the future, the sustainability issues with the assistance of technology and designers would direct building materials developments considering environmental requirements and users' expectations. Therefore, the focus should be on the development of engineered, smart, nano, and bio-based building materials. Additionally, the digital design and construction technology would develop innovative, efficient, and lower cost building design and construction techniques. Likewise, the advances in material experimental, tactile, and spatial properties, as well as immaterial stimulus could provide new experiences. Keywords: Material-Aware Design, Sustainability, Designers and Users’ Expectations, Technology Developments, Future materials

ÖZ: Binalarda kullanılan malzemelerin eko-sisteme olumsuz etkisinin azaltılması, kötü ve sürdürülebilir olmayan malzeme gelişimlerinin engellenmesi ve geleceğin buna göre programlanmasını gerektirmektedir. Bu nedenle, kuramsal ve kavramsal bir temele oturan bu çalışma, bina malzelesi ile tasarımı arasındaki ilişkinin farkındalığında yapılacak malzeme seçimi, ve yakın gelecekte olası malzeme gelişimlerini dikkate alınarak incelenmiştir. Yapılan çalışma ile, malzeme ve bina tasarımı arasındaki interaktif ilişkinin ortaya konması için önerilen metot, malzeme seçimi ve gelişiminin tarihsel süreç ve gelecekte olası gelişimi, sürdürülebilirlik, teknolojik gelişmeler, bina kullanıcı ve tasarımcı beklentileri gibi kriterler dikkate alınarak geliştirilmiştir. Bu araştırmada amaçlanan, malzeme bilimcleri ve tasarımcılara yakın gelecekte, malzeme gelişimi ile ilgili öncelik ve hedefler konusunda yol göstermektir. Tasarım sürecinde malzeme ile ilgili gelişim alternatifleri ve tasarim problemleri kuramsal ve statistiksel bir metot kullanılarak belirlenmiştir. Geliştirilen metot, tasarımcı ve mimarların, çevresel ve sosyal sorumluluklarını yerine daha rahat getirip, yakın gelecekteki olası gelişmelere daha kolay entegre olmasını sağlayacaktır. Geliştirilmiş metot neticesinde ortaya çıkan sonuçlara göre, yakın gelecekte oluşacak malzeme gelişimleri, çevresel faktörler ve kullanıcı beklentileri ışığında, sürdürülebilirlik kavramı ekseninde, teknoloji ve tasarımcı beklentileri dikkate alınarak gelişim gösterecektir. Buna göre malzemeler, mühendislik ürünü, akıllı, nano ve biyo-bazlı inşaat malzemelerinin önem kazanması beklenmektedir. Dijital tasarım ve yapım teknolojilerinin gelişmesi, yenilikçi, etkin, düşük maliyetli bina tasarımlarına olanak sağlayacaktır. Paralel olarak, gelişmiş malzemelerin, doku, mekansal özellikleri yanında, maddi olmayan enerji bazlı malzemelerin gelişmesi olasıdır. Anahtar Kelimeler: Sürdürülebilir, Tasarımcı ve kullanıc beklentileri, Teknolojik gelişim, Yenilikçi malzemeler.