23976

كاربرد بهينه چاپگر سه بعدي در ساخت مسكن موقت پس از سانحه ساخت الگوي سرپناه بر مبناي افزايش سرعت ساخت و تأمين آسايش حرارتي

دكتري

معماري

1390

30 فروردين 1400

دكتر محسن وفامهر- دكتر احمد اخلاصي

معماري و شهرسازي (پرديس)

پس از وقوع يك حادثه‌ي طبيعى در ابعاد گسترده، مناطق مسكونى به‌نوعي غيرقابل استفاده مي‌شود؛ سرعت بخشيدن به اسكانِ حادثه¬ديدگان پس از سانحه و ايجاد مسكن موقت با رويكرد مردم محور، مسئله¬ي اصلي پژوهش است. با ورود به مسئله¬ي اسكان پس از سانحه، ساخت مسكن موقت با چاپگر سه¬بعدي و انگيزه¬ي بهينه¬سازي كاربرد دستگاه چاپگر سه¬بعدي، در راستاي ايجاد سرپناه براي تعداد زيادي آسيب¬ديده در زماني محدود، به وجود آمد. اهداف تحقيق درسه بخش تعريف شد:  دستيابي به عوامل تأثيرگذار بر طراحي معماري مسكن موقت با رويكرد مردم محوري دستيابي به فرم معماري مناسب با رويكرد مردم محوري (كاهش سرعت ساخت و تأمين آسايش حرارتي). سريع¬سازي مسكن موقت، ساخت فرم معماري مناسب (منتج از پژوهش)، با استفاده از روش¬هاي پيشرفته ساخت. پژوهش بر اساس سه فرضيه بنا شد: فرضيه¬ي اول: توجه به بحث آسايش حرارتي را از اولويت¬هاي مهم طراحي و ايجاد مسكن موقت، معرفي مي¬كند. فرضيه¬ي دوم، با تغيير فرم حجم مسكن موقت مي¬توان، آسايش حرارتي كاربران را با مصرف انرژي كمتري تأمين كرد. فرضيه¬ي سوم، با بهينه¬سازي كاربرد دستگاه چاپگر سه¬بعدي، مي¬توان احجام اقليمي (منتج از پژوهش) ساختمان مسكن موقت را با سرعت مناسب در محل، به¬صورت يكپارچه و به روش پيشرفته، ايجاد كرد. داده¬هاي پژوهش به سه روش گردآوري شد: روش كتابخانه¬اي، ميداني و روش شبيه‌سازي. ابزار جمع‌آوري اطلاعات مربوط به نيازسنجي) اسكان (زلزله‌ي سرپل ذهاب، منابع كتابخانه‌اي و پرسشنامه است. به‌منظور دستيابي به فرم مناسب حجم، ازنظر آسايش حرارتي و سرعت ساخت، ابزار تحقيق به ترتيب نرم¬افزار ديزاين بيلدر و دستگاه چاپگر سه‌بعدي (در آزمايشگاه) است. در بخش مطالعات ميداني، پرسشنامه¬¬ي پژوهش، در مردادماه 1396 در منطقه سرپل ذهاب در بين حادثه¬ديدگان ساكن در مسكن موقت، توزيع شد. جامعه‌ي آماري، 400 خانواده‌ي اسكان داده‌شده در سرپل ذهاب (زلزله‌ي كرمانشاه 1396) و تعداد نمونه‌ها 197 است. نمونه‌گيري به روش تصادفي انجام شد. جامعه‌ي آماري در بخش شبيه¬سازي (بررسي ساختمان مسكن موقت) ، انواع حجم ساختمان مسكن موقت است كه با مصالح بنّايي قابل ساخت باشد و مساحت بنا به‌طور ميانگين حدوداً 30 مترمربع است. نمونه‌گيري به روش هدفمند انجام شد. يافته‌ها هر سه فرضيه را تائيد كرد: تائيد نتايج فرضيه اول بر اساس مطالعات ميداني صورت گرفت: 94% حادثه¬ديدگان (سرپل ذهاب، 1396)، از وضعيت آسايش دمايي سرپناه، ناراضي هستند. نتايج شبيه¬سازي¬ها، فرضيه دوم را تأييد كرد: يافته¬ها نشان داد تغيير حجم مسكن موقت از مكعب به شكل نيم¬كره، 40% مصرف انرژي ساليانه را كاهش مي¬دهد. فرضيه سوم بر اساس نتايج پژوهش در دو بخش مدل¬سازي در آزمايشگاه معماري و بخش تجربي تأييد شد: استفاده از چاپگر سه بعدي، در شرايط پس از سانحه، به سريع¬سازي مسكن موقت مي¬انجامد، در ادامه چاپگر سه‌بعدي ابداع شد كه امكان ساخت احجام منحني را به‌صورت يكپارچه فراهم مي¬كند. ساختار و مكانيزم حركت اين نوع چاپگر، همگام با حمل نازل بتن جهت روزن¬راني، علاوه بر مسيرهاي خطي مي¬تواند بر روي مسير منحني تنظيم شود و احجام گنبدي يا ساختمان¬ با طاق گهواره¬اي را بسازد. با استفاده از نمونه¬ي چاپگر سه‌بعدي ساخته‌شده، آزمون ساخت مدل ساختماني منحني با متريال شبه بتني، به¬صورت تجربي، با موفقيت انجام شد.

1400/03/12

Using 3D Printer for Post-Disaster Housing Construction Construction of a shelter model based on increasing the construction speed and providing thermal comfort

1/1/1900 12:00:00 AM

After a large-scale and widespread natural disaster, residential areas may become unusable. The major concern of this study was to accelerate the resettlement of victims and provide temporary housing with a people-centered approach. Objectives were defined in three sections: Achieving the factors affecting the design of temporary housing architecture with a people-centered approach; Achieving a suitable architectural form with a people-centered approach (reducing construction speed and providing thermal comfort); Accelerate temporary housing and build a suitable architectural form (resulting from research), using advanced construction methods. The research was based on three hypotheses: H1: Attention to the issue of thermal comfort is one of the important priorities in the design and construction of temporary housing. H2: By changing the form of the temporary housing, the thermal comfort of the users can be provided with less energy consumption. H3: By optimizing the use of the 3D printer, the climatic forms (resulting from the research) of the temporary housing can be created at the appropriate speed on site, in an integrated and advanced manner. To collect data, library, field surveys and simulation method were employed. The library method and a questionnaire were used to collect data related to needs assessment of post-earthquake housing in Sarpol-e- Zahab. To obtain the right form of temporary housing to achieve thermal comfort and reducing construction speed, a DesignBuilder software and 3D printer were employed (in the laboratory) respectively. In the field studies section, the research questionnaire was distributed in August 2017 in Sarpol-e-Zahab area among the victims living in temporary housing. The statistical population is 400 families settled in Sarpol-e-Zahab (Kermanshah earthquake in 1396) and the number of samples is 197. Sampling was done randomly. The statistical population in the simulation section (study of temporary housing) is the volume of temporary housing that can be built with masonry materials and the average building area is about 30 square meters. Purposeful sampling was performed. The findings confirmed all three hypotheses: The results of the first hypothesis were confirmed based on field studies: 94% of the victims (Sarpol-e-Zahab, 1396) are dissatisfied with the thermal comfort condition of the shelter. The simulation results confirmed the second hypothesis: The findings showed that changing the volume of temporary housing from a cube to a hemisphere reduces the annual energy consumption by 40%. The third hypothesis was confirmed based on the research results in two parts of modeling in the architectural laboratory and the experimental part: the use of a 3D printer, in post-disaster conditions, leads to the acceleration of temporary housing. Then a 3D printer was invented that allows the construction of curved volumes seamlessly. The structure and movement mechanism of this type of printer, in addition to transporting the concrete nozzle for extrusion, in addition to linear paths, can be adjusted on the curved path and create dome volumes or buildings with barrel vaults. Using a prototype of a 3D printer, the test of making a curved construction model with a quasi-concrete material was successfully performed experimentally.

مسكن موقت پس از سانحه , رويكرد مردم محور , چاپگر سه‌بعدي , آسايش حرارتي , فرم هندسي حجم

Post-Disaster Housing , People-centered approach , 3D Printer , Thermal Comfort , Geometrical Shapes