17298

17298

ارائه مدلي جهت بهينه سازي طراحي قاب هاي ساختماني با رويكرد كاهش انرژي نهفته كل

كارشناسي ارشد

مهندسي و مديريت ساخت

بهمن 1395

دكتر محسنعلي شايانفر

دكتر سيد مجيد مفيدي شميراني

عمران

حفظ محيط زيست و تامين انرژي دو چالش بزرگ امروز بشر است. در اين بين صنعت ساختمان بزرگترين مصرف كنندۀ منابع طبيعي و ذخاير جهاني انرژي مي‌باشد كه موجب انتشار گاز دي‌اكسيدكربن و آلودگي محيط زيست مي‌گردد. در چرخه عمر ساختمان‌‌ها، انرژي مصرفي به دو دستۀ انرژي‌‌هاي بهره‌برداري و انرژي‌‌هاي نهفته تقسيم مي‌‌شود. انرژي نهفته انرژي ا‌ست كه براي توليد و انتقال مصالح، ساخت، تعمير و نگهداري و تخريب ساختمان مصرف مي‌‌گردد. انرژي بهره‌برداري انرژي ا‌ست كه ساكنين در طول زمان بهره‌برداري از ساختمان مصرف مي‌نمايند. طي تحقيقات گذشته مشخص شده كه انرژي نهفتۀ ساختمان‌ در كشورهاي در حال توسعه دو برابر كشورهاي توسعه يافته است. هرچه بهينه‌‌سازي انرژي بهره‌‌برداري افزايش يابد، سهم انرژي نهفته از كل انرژي چرخه عمر افزايش خواهد يافت. لذا اهميت بهينه‌‌سازي انرژي نهفته بيش از پيش هويدا مي‌گردد. مسئلۀ مهم اين است كه چگونه مي‌توان سازه يك ساختمان را با توجه به انرژي نهفته آن طراحي نمود؟ هدف اين پژوهش ارائه راهكاري است تا بتوان در مراحل مختلف طراحي سازه، به كمترين سطوح انرژي نهفته در اسكلت ساختمان بتني دست يافت. در فصل اول اين پژوهش به كليات مبحث و ساختار پايان‌نامه پرداخته شده و در فصل دوم مباني نظري بحث مورد بررسي و ارزيابي قرار گرفته است. در فصل سوم، براي دستيابي به اهداف مورد نظر، روش تحقيق شرح داده شده و در فصل چهارم نتايج و تفاسير آنها ارائه شده است. و نهايتا در فصل پنجم نتايج اين پژوهش جمع‌بندي شده و براي تحقيقات آتي پيشنهادهايي ارائه گرديده است. در اين پژوهش، براي محاسبه انرژي نهفته اسكلت بتني، تاثير عوامل مختلف مانند: ابعاد مقطع اعضاي سازه، مصالح مورد استفاده در بتن و نوع فولاد مصرفي مورد بررسي قرار گرفته است. بدين منظور يك ساختمان با پلان مشخص، در ابعاد مختلف اعضاي خمشي، در 81 مدل جداگانه بوسيلۀ نرم افزار ايتبز طراحي شده و براساس اطلاعات خروجي، سعي شده است تا با ارائۀ راهكارهايي نسبتا ساده در طراحي سازه، كمترين مقدار انرژي نهفته اسكلت بدست ‌آيد. همچنين پس از شناخت و ارائۀ راهكارها، مقادير صرفه‌جويي انرژي متناظر هر راهكار محاسبه و ميزان كاهش مصرف حامل‌هاي انرژي در كل كشور برآورد شده است. نتايج تحقيق حاضر نشان مي‌دهد كه در يك سازۀ بتن‌آرمه مي‌توان با انتخاب مناسب ابعاد اعضا و نسبت فولاد و بتن در مقطع، انرژي نهفته اسكلت ساختمان را كاهش داد. همچنين طرح اختلاط مناسب و استفاده از خاكستربادي و پوزولان‌ها در بتن و استفاده از مصالح فولادي بازيافتي، موجب كاهش قابل توجه مصرف حامل‌هاي انرژي و انرژي نهفته سازه مي‌گردد. كلمات كليدي: انرژي نهفته، طراحي سازه، بهينه‌‌سازي، صرفه جويي در مصرف انرژي

1396/02/24

1/1/1900 12:00:00 AM

Environmental protection and energy supply are serious challenges of human beings. Building industries account as the hugest consumer of natural resources and international reserves that would greenhouse gas emissions. Consumable energy in life cycle of building is divided into two categories, Operational energy and Embodied energy. Embodied energy is the energy consumed by all of the processes associated with the production of a building from the mining and processing of natural resources to manufacturing, transportation and product delivery. Also operational energy is the energy consumed by beneficiaries in operating time of a building. Studies have shown embodied energy of a building in developing countries are about twice of same building in development countries. Whatever optimizing of operational energy increase, share of embodied energy will be increase too, then this point shows the importance of embodied energy optimization. Now the main question is how we could design structure of a building due to the embodied energy? The aim of this study is to provide a solution that designs a concrete structure with the lowest value of embodied energy in different steps. In the first chapter general topics and structure of study to be discussed, In second chapter the literatures of topic have been reviewed, In Third chapter research methodology has been explained, In fourth chapter results of study has been shown and finally in fifth chapter, study has been concluded and recommendations for future research are presented. In this study, for calculating embodied energy of reinforced concrete structure, various factors like dimension of concrete members, concrete materials and grade of steel bars have been considered. For this purpose 81 separated models have designed by ETABS software and according to the results, tried to find some simple solution to reduce embodied energy in designing steps. Results have shown that we could reduce large amount of embodied energy in reinforced concrete structures by proper selection of members dimension and steel to concrete usage ratio. Also suitable concrete mixture and usage of fly ash and Pozzolan and using of recycled materials will decrease level of embodied energy significantly. Keywords: Embodied Energy, Structural Design, Optimization, Energy Consumption Saving