Tez No	İndirme	Tez Künye	Durumu
420998		An IFC-based framework for sustainable construction / Sürdürülebilir yapım için IFC-tabanlı bir yaklaşım Yazar:BAHRİYE İLHAN Danışman: DOÇ. DR. HAKAN YAMAN Yer Bilgisi: İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Yapı Bilgisi Bilim Dalı Konu:Mimarlık = Architecture Dizin:	Onaylandı Doktora İngilizce 2014 157 s.
Bina Enformasyonu Modellemesi (BIM) ve sürdürülebilirlik mimarlık, mühendislik ve yapım (AEC) 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. İş birliği 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 (koordinat-tabanlı bilgisayar yazılımları, bilgi-tabanlı sistemler veya nesneye-yönelik sistemler) 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 eşzamanlı çalışabilme kolaylığını sağlamasıyla ayrılmaktadır. BIM, yapıyı oluşturan her bir yapı elemanına ait özellik ve parametreler için veritabanı 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 veritabanı üzerinden çalışmakta; tasarım, yapım ve yapım sonrası işletme süreci boyunca üretilen tüm veriler bütünleşik proje veritabanında 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 (Industry Foundation Classes) 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 dâhil edilmesi kritik öneme sahiptir. Sürdürülebilirlik açısından IFC incelendiğinde ise, mevcut sürüm IFC2x Edition 3 Technical Corrigendum (TC) 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 (BREEAM) ve Enerji ve Çevre Tasarımında Liderlik (LEED) 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 veritabanına (GMDB) erişilmesi ve yeşil malzeme kütüphanesinin (GML) 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 veritabanına erişimini; bu veritabanında 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 (GBAT), 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 veritabanına erişim BREEAM web sitesinde oturum açarak gerçekleşmektedir; ancak, bu çalışma kapsamında veritabanına erişim doğrudan yapılmaktadır. BIM yazılımı seçiminde Concept Design 2010 gibi uygun bir Model View Definition (MVD) 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 (IFA) 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 dâhil 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.
Building Information Modeling (BIM) as a growing movement in the architecture, engineering and construction (AEC) industry, is a new approach to manage the processes in the whole life cycle of a building and project data in digital format that provides the exchange and interoperability of information via Industry Foundation Classes (IFC). The importance of design and construction integration has been increasingly realised in recent years and BIM is developed as a new methodology in the construction industry. It provides a three-dimensional (3D) representation of a project including all the parameters of its components. BIM has become as the centre of the building production process for the requirements of performance analysis, planning, programming, cost and time data and construction documents in addition to design and visualisation. On the other hand, the construction industry has been confronted by sustainability concept as in many other industries over the last two decades. The increasing demand to the sustainable buildings compels the construction industry to embrace technological innovations for more sustainable outcomes. Moreover, the adoption of BIM for sustainable data has been considered in the industry. The integration of sustainability and BIM has a great importance and impact on sustainable construction projects. The benefits of BIM such as effective decision-making, improved analysis, easier access to information and simpler certification provide optimized solutions for sustainable design and construction. Green BIM as an emerging trend has been increasingly discussed not only in academia but also for practical studies. Additionally, combining the sustainable data and BIM in the design stage of the building production process is critically important since most sustainable decisions are made during the design stage. The more sustainable data get involved in the early stages, the more successful results are acquired. Even though BIM technology is recognised as a significant tool for sustainability, a functional integration requires considerable effort and time such that the appraisal of sustainable data remains an after design stage process for most of the cases, which is an open research problem. Accordingly, this study focuses on BIM and sustainable data integration. It is intended to provide an integrated platform that helps documentation generation for obtaining green building certification. The aim of the research is to implement an IFC-based framework by providing a guideline for the design team to address the sustainable properties of the project during the design stage. This framework bridges the gap between the green building assessment processes and BIM. Within the scope of the thesis, the idea, aim, scope, limitations and methodology of the study are expressed firstly. Then, BIM related previous studies are examined in order to explore the research trend and BIM – sustainability relation. The terms of BIM, IFC and sustainability are discussed next. After pointing out the BIM technology and IFC data model schema, green building assessment systems, Building Research Establishment Environmental Assessment Methodology (BREEAM) and Leadership in Energy and Environmental Design (LEED) are addressed within the sustainability concept. The inclusion of sustainable data into early stages of the building production process via BIM tools, is emphasised and an integrated BIM and sustainable data model is proposed. The purpose, constraints and parameters of the model are stated. The verification of the model is done by a sample project. The proposed integrated BIM – sustainable data model has two main processes, which are model development process and user process. Whilst the sub-processes of the model development process are (1) developing the property sets in the IFC standard and (2) accessing the green materials database (GMDB) and creating the green materials library (GML), user process has (1) generating BIM model and (2) calculating the data for green documentation sub-processes. The green building assessment systems are examined and possible categories for IFC schema are listed in order to develop the property sets. Moreover, the property sets that allow entering the data for green certification are developed. The second sub-process of the model development process addresses to access GMDB firstly, build GML next and finally create the template file depending on the library. In the user process, which is the verification process of the proposed model, first the project is generated by using the template file and exported as IFC format, then Green Building Assessment Tool (GBAT) developed for the green documentation, extracts the required data from the IFC file, makes the calculation according to the green building assessment system criteria and presents the available credits as the output. There are some restraints and assumptions concerning the proposed model. BREEAM is intended for the green building assessment system due to its widely usage for Turkish construction projects and lack of BREEAM and BIM studies in the literature. Furthermore, ÇEDBİK uses BREEAM as base for the green transformation of the Turkish construction industry. In this sense, BREEAM Europe Commercial 2009 Assessor Manual is examined. Even though it has been replaced by BREEAM International New Construction 2013 as the new scheme for registration and certification of construction projects in Turkey, the proposed model uses BREEAM Europe Commercial 2009 since the new scheme was announced after finalising the model setup depending on the previous release. Conversely, the proposed model is discussed in terms of overlapping and remaining issues by comparing the former and latter BREEAM schemes in conclusion. Moreover, the BREEAM scheme is approached from the point of materials due to being the most computable category. The green materials database retrieved through the green guide to specification website by logging in, is accessed manually. For the selection of the BIM software, any IFC compliant software, which adequately supports a suitable Model View Definition (MVD), is targeted. Consequently, Graphisoft ArchiCAD® is used for generating the BIM model, since ArchiCAD®'s IFC interface provides the possibility to define, export and import these data types. Developing the assessment tool, as a desktop application and the necessity of MS Access Database Engine® and IFC File Analyzer (IFA) installation are constraints regarding GBAT. In conclusion, the proposed integrated model provides the users to evaluate the sustainable features of the construction projects targeted to be BREEAM certificated, in the design stage of the building production process through BIM. Inclusion of the sustainable data into the process since the early stages actuates the decision-making in consideration of accurate data for the green building certification process by increasing the productivity in the generation of the sustainable construction projects. Even though there are sundry limitations of the framework, the successful verification of the undertaking fraction of the model demonstrates that the proposed model can be extensible and adaptable to the other categories of BREEAM, other green building assessment systems or other BIM software.