Betonda Değişim Yaparak İnşaatı Akıllı Hale Getirecek Dört Güç

İş köprü inşa etmeye geldiğinde, bunun en dayanıklı ve sürdürülebilir ömre sahip bir köprü olmasının önündeki engeller nelerdir? Bir köprünün en azılı düşmanı nedir? Cevap çok basittir, en azılı düşman köprünün kendi ağırlığıdır.

Günümüzün inşaat süreçleriyle inşa edilmiş köprüler ve binalar, o kadar çok enerjiyle ve malzemeyle doldurulmuştur ki; doğaları gereği sürdürülebilir değildirler.

Beton, hiç abartısız modern inşaatın temellerinden biri olsa da en iyi yapı malzemesi değildir. Beton, kirliliğe duyarlıdır. Yağmura ve karbondioksite tepki verdiği için çatlar, lekelenir ve çöker. Beton ağır bir yüktür: San Francisco’daki batan ve eğilen Millennium Tower’ı bir örnek olarak gösterebiliriz.

Modern ve akıllı inşaat daha iyisini yapabilir ve yapacaktır. Birbirine yaklaşan bir teknolojiler grubu, kısa bir süre sonra, inşaat endüstrisinin yapıları inşa etme yöntemini ve kullandığı malzemeleri büyük ölçüde değiştirecek.

Yeni malzemeler, katmanlı imalat, robotik, (FPGA’lar, yani sahada programlanabilir kapı dizileri dahil) yeni nesil sentetik beyinlere yönelik bütünsel bir değişim, yenilikçi “inşaat çalışma hücrelerinin” önünü açacak. Otomatik imalat ekosistemleri adı verilen bu “inşaat çalışma hücreleri”, robotik kullanarak, akıllı yüzeyler, akıllı nesneler ve hatta akıllı binalar inşa edecekler. Bu dört büyük gücün bir araya gelmesi inşaat endüstrisini büyük bir değişime sürükleyerek daha akıllı ve sürdürülebilir şehirler inşa edilmesinin yolunu açacaktır.

İnşaat robotlarının, yapı malzemelerini akıllı işlevsellikle donatabilecek zekaya sahip olduğunu hayal edin. Örneğin, diyelim ki çok sıcak bir odada oturuyorsunuz. Ve oda sizin bu rahatsızlığınıza yanıt veremiyor; ne istediğinizi anlayamıyor ve siz termostatı kapatana kadar da sıcaklık aynı kalacak. Fakat oda akıllı kompozit malzemeden üretilirse, duvar da deriniz gibi davranarak ruh halinizi algılayabilecek ve buna göre tepki verebilecek.

Akıllı bir köprü ya da yol pek çok şey ifade edebilir. Nesnelerin İnternet’i (IoT) duyarlı olmasına imkan tanıdığı için bu köprü akıllı olabilir. Ya da sürdürülebilir olduğu için, belki de beton ve inşaat demiri yerine, doğal ve mühendislikle tasarlanmış gelişmiş lif dokumasıyla inşa edildiği için akıllı olabilir.

Duyarlılığı yakalamak için köprüye ya da yola çoklu işlevsellik yerleştirmek gerekiyor. Harici bir kabloyu inşaata ikincil bir süreç olarak eklemektense, bir kablo kanalını köprü kirişine 3B baskı yapmak çok daha verimli olmaz mı? Neden işlevselliği tek bir sürece entegre etmiyoruz?

Katmanlı imalat sayesinde tasarım karmaşıklığı artık bir engel oluşturmuyor. Robotik ve 3B baskı yoluyla, eskiden insanların elle yapmasının mümkün olmadığı yöntemlerle, akıllı altyapılar (köprüler, yollar ya da evler) inşa edilebiliyor. Örneğin, insanlar geleneksel olarak daha dikey ve düz açılı yapılar inşa ediyorlar; oysa ki 3B baskı robot işçileri, insana özgü bu önyargılar ve kısıtlar olmadan faaliyet gösterebiliyorlar.

Geleceğin inşaat projeleri daha esnek malzemeler kullanacak: karbon elyafı ve polimer gibi mühendislik işleminden geçmiş maddeler ya da ipek ve pamuk gibi doğal malzemeler. İleride, yoğun ve esnek olmayan betona alternatif olarak çok daha sürdürülebilir, hafif ve ucuz malzemeler olacak. Bu tür gelişmeler halihazırda, fütüristik mobilyalar ve 3B baskıyla yapılmış yatlar gibi yüksek performanslı araçlar yaratmak için kullanılıyor.

Sensörleri, bilgi taşıyabilen ve hatta pil gibi enerji depolayabilen daha hafif ve güçlü malzemelere entegre etmeyi hele bir başaralım; bakın o zaman, bu yeni nesil inşaat nasıl hayat bulacak. Betonun aksine, sahada programlanabilir kapı dizileriyle (FPGA) birleşen kompozit malzemeler daimi ve sürdürülebilirdir. Üç boyutlu baskı sayesinde, sensörler ve kablolar inşa süreci sırasında binaya dahil edilebilir ve bu sayede köprü kirişleri, yollar, evler ve yapılar kendi kendilerini izleme becerisi kazanarak, tıpkı insanın sinir sisteminin yaptığı gibi sıcaklığı, basıncı ve diğer parametreleri ölçebilir. Hatta bu yapılar tıpkı insan vücudu gibi iletişim kurabilirler ve kendilerini tamir edebilirler; böylece, daha uzun bir yapı ömrü elde edilebilir.

Kreysler & Associates Başkanı Bill Kreysler halihazırda bu tür duyarlı, canlı gibi davranan malzemelere öncülük ederek, Oklahoma, Tulsa’daki Boathouse Pavilion toplanma merkezi projesinden, Zaha Hadid Architects’in Miami’deki konut kulesi One Thousand Museum projesine kadar birçok projede, bu tür malzemeler kullanmakta. Kariyerine yarış yelkenlileri inşa ederek başlayan Kreysler sayesinde cam elyafı, artık yaygın bir inşaat malzemesidir.

Kompozit malzemeler aynı zamanda, araç ağırlığını ve salımları azaltmak üzere hafif ve sentetik maddeler kullanan, evrimleşen otomotiv endüstrisi için de oldukça önemlidir.

Bu arada, bu tür malzemelerdeki biyolojik tepkilere benzeyen tepkiler verme potansiyeli, insan derisi karşılaştırmasını daha da yakışır hale getiriyor. Artırılmış sensör becerileri sayesinde, binalar çevresel değişikliklere anında adapte olabilecekler. Geleceğin duvarları, biyolojik malzemeler gibi hareket edebilecek ve hasar gördüklerinde kendilerini “iyileştirebilecekler”.

Akıllı fiber malzemeyle bir bina inşa ettiğinizi varsayalım. Kanınızda olduğu gibi, fiberin içinde de bir miktar reçine bulunacaktır. Reçinenin içindeyse, işlem görmemiş epoksi benzeri bir mikro baloncuk olacak. Madde kırıldığı zaman, havayla temas eder ve oksitlenmeye başlar. Bu süreç, tıpkı insan vücudunun bir kesiği iyileştirmek için kimyasal bir reaksiyonu tetiklediği gibi tepki vererek, çatlakları yalıtabilir.

Mekanik sensörler, insan derisi gibi sürekli adaptasyona imkan tanıyarak, sinir uçları gibi davranacak. Sayısız kendini iyileştiren beton deneyi, bu fikrin kök salmaya başladığını göstermiştir; ancak yapı blokları olarak kompozit malzemeler kullanmak, bu konsepti geliştirecek ve çok daha sürdürülebilir kılacaktır.

Bilimkurgu gibi görünse de tüm bu teknolojiye bugünden sahibiz. Ve insan desteğiyle, görünürde inanılmaz bu fikirler, önümüzdeki on yıl içinde gerçek olabilir. Ancak, bu tür gelişmiş inşaatın ana akıma ulaşması için, sektörün bu projelerin mümkün olduğunu göstermek üzere, öncü binalar yaparak, denemelere başlaması gerekiyor. Kreysler ve benzer zihniyetteki yenilikçi şirketler, bu yeni konseptleri ön cephede ve diğer temel olmayan yapısal bileşenlerde göstererek, bu tür projelerin güvenli, sürdürülebilir, ekonomik ve verimli olduğunu kanıtlayabilir.

Gelecekte neyin mümkün olacağını göstermek için, inşaat sektörünün günümüzde eğitici ve bilgilendirici altyapıyı inşa etmesi gerekiyor. Geleceğin inşaat gelişmeleri, ancak ve ancak inşaatçılar bugünün potansiyeline kucak açtığı zaman ortaya çıkacaktır.