Geri Dön

Discussion of design for disassembly principles under the guidance of design for manufacture and assembly strategies in the construction industry

Sökülebilirlik için tasarım ilkelerinin yapım endüstrisinde kullanılan imal edilebilirlik ve yapılabilirlik için tasarım stratejileri rehberliğinde tartışılması

PDF İndir

  1. Tez No: 780943
  2. Yazar: ESMA GÜL AYDENİZ
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. FETHİYE ECEM EDİS
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Mimarlık, Architecture
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Mimarlık Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Çevre Kontrolü ve Yapı Teknoloji Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 191

Özet

Günümüzde bir yapının ömrü tamamlandığında gerçekleşen genel pratik, yapının değerli bulunan parçalarının alınması ve geri kalanlarınin ise atık olarak doğaya bırakılmasıdır. Bu pratik; hiçbir açıdan sürdürülebilir olarak tanımlanamaz. Çünkü yapım sektörü ile ilgili atıklar dünyadaki atık miktarının en yüksek yüzdelerinden birine sahiptir. Ayrıca yapım sektörü, toplam karbon emisyonlarının üçte birinden fazlasından da sorumludur. Bu noktada, binalarda Söküm için Tasarım (DfD), yapı bileşenlerinin ve malzemelerinin, ilk kullanım ömürlerinin sonunda geri dönüşümleri veya tekrar kullanımları için tahribatsız bir şekilde yapıdan ayrılmasını hedefleyen umut verici bir yaklaşımdır. DfD, ürün tasarımı alanlarında birkaç on yıldır ve yapım alanında 90'ların sonlarından beri çalışılmış olsa da daha sürdürülebilir bir çevreye olan ihtiyaçla birlikte, binaların eskime problemine karşı bir çözüm olarak son zamanlarda daha çok tartışılmaya başlandı. Bununla birlikte, DfD'nin uygulama yöntemleri tasarım kılavuzlarına ve tasarım ilkelerine dayanmaktadır. Yapım sektörü için, genel olarak benimsenmiş ve yaygın olarak kullanılan herhangi bir kantitatif DfD yöntemi bulunmamaktadır. Üretim ve Montaj için Tasarım (DMfA), malzemelerin ve bileşenlerin optimizasyonu ve koordinasyonu ilkelerine dayanan; parça sayısını, montaj süresini ve nihayetinde toplam maliyetleri azaltmayı amaçlayan başka bir tasarım metodolojisidir. İlk DfMA çalışmaları, ürün tasarımı alanında 70'li yıllara kadar uzanır ve üretim endüstrisinin aşırı rekabetçi ortamında bir çözüm olarak geliştirilmiştir. Son yıllarda ağırlıklı olarak yapım sektöründe ilgi görmektedir. DfD ve DfMA ile ilgili literatür gözden geçirildiğinde, her iki metodolojinin de parça sayısını azaltmak, modüler ve standart tasarım ilkelerini benimsemek, işlem sırasında konumlandırma ve taşıma durumlarını dikkate almak gibi ortak yaklaşımlara sahip olduğu görülür. Ek olarak, DfMA'nın, daha eski ve daha yerleşik bir metodoloji olarak DfD'den daha sistematik olarak incelendiği sonucuna ulaşılır. Bu sebeple, bu çalışmada, yapım sektöründeki DfMA uygulamalarının rehberliğinde DfD ilkelerinin etkinliğinin arttırılmasının ve sistematik bir metodoloji için bir çerçeve oluşturulmasının mümkün olup olmadığı sorgulanmaktadır. Bu tezin ana amacı, yukarıda belirtilen olasılığı ve bu kapsamda bir dizi pratik çözüm bulunup bulunmadığını araştırmaktır. Bu tezin geri kalanı şu şekilde organize edilmiştir. Birinci bölümde amaç ve kapsam tanımlanmış ve tezin metodolojisi grafikleştirilmiştir. Özetle, bu tezin kapsamı DfD metodolojisini incelemek ve en kapsamlı ilkelerini belirlemek, uygulanmasının önündeki engelleri saptamak, ardından literatürde sistematik bir veritabanı araştırması yoluyla DfMA metodolojisindeki stratejileri belirleyerek incelemek ve bu stratejileri DfD ilkeleri doğrultusunda tartışmaktır. İkinci bölümde, DfD kavramı tanımlanmış ve çalışma alanı araştırılmıştır. Bina yaşam döngüsü ile ilişkisi ve olası yaşam sonu senaryoları açıklanmış; amaçları, faydaları ve avantajları saptandıktan sonra DfD'nin ürün ve yapı sektöründeki konumuna değinilmiştir. Son olarak, DfD'nin uygulanmasına yönelik sınırlamalar ve zorluklar tartışılmakta, DfMA'nın bir örnek yöntem olarak DfD uygulamalarının kolaylaştırılmasına katkısı olabilme ihtimali üzerinde durulmaktadır. Üçüncü bölümde, DfD'nin uygulanması konusunda daha ayrıntılı ve kapsamlı bir çerçeve oluşturma olasılığı araştırılmış ve bu bağlamda DfMA hakkında detaylı bir araştırma yapılmıştır. Bu sebeple, DfMA metodolojisi sırasıyla imalat ve inşaat sektörlerinde pek çok açıdan araştırılmıştır. İlk olarak, bu kavramın kökeni imalat sanayinde incelenmiştir ve ilgili sektördeki kalitatif ve kantitatif değerlendirme metodolojileri listelenmiştir. Ardından, DfMA'nın imalat ve inşaat endüstrilerinde nasıl kullanıldığının tam olarak anlamak için veritabanı araştırmasına dayanan bir çalışma yapılmıştır. Veritabanı taramasından; mimarlık, mühendislik ve inşaat (AEC) alanı ile ilgili çalışmalar rafine edilmiş ve bu alandaki DfMA uygulamalarının kapsamını anlamak ve DfD'ye örnek teşkil edip edemeyeceğini değerlendirmek için daha ayrıntılı olarak incelenmiştir. AEC ile ilgili arama sonuçları, bağlama özgü araştırma sorularıyla analiz edilmiştir. Yapılan sistematik literatür taraması, ayrıca, DfMA uygulamalarının imalat ve inşaat endüstrilerinde oldukça farklı olduğunu göstermiştir. Bu kısmen binalar ve köprüler gibi inşaat çıktılarının salt seri üretim ürünler olmadığı gerçeğine atfedilebilir. Çünkü, her bir yapı, içerisinde bulunduğu münferit çevre koşularına özel olarak tasarlanır ve her birinin farklı kullanıcı gereksinimlerine özgül farklı işlevleri yerine getirmesi gerekir. Ayrıca, bu iki endüstri arasındaki temel fark, DfMA'nın uygulanma yönteminde görülmektedir. İmalat endüstrisinde daha sistematik uygulama araçları geliştirildiği saptanmış ve DfMA çalışma alanı sınırlarının inşaatta olduğundan çok daha belirgin olduğu gözlenmiştir. Kısaca, DfMA'yı yapım sektörüne uyarlama girişimlerinin önemli olduğu değerlendirilmiş, henüz kapsamlı bir strateji oluşturulmamış olsa da araştırmacılara ve uygulayıcılara bir başlangıç noktası sağladığı şeklinde yorumlanmıştır. Dördüncü bölümde, yapım endüstrisinde DfD kullanımının arttırılması ve kolaylaştırılması kapsamında ilgili DfMA alanındaki yayınlar analiz edilerek belirli araştırma soruları sorulmuş ve bunların sonuçları üzerine bir dizi tartışma yapılmıştır. Bu tartışmalar, DfMA'nın, sistematik bir DfD yaklaşımı oluşturmak ve böylece inşaat/yapım sektöründe DfD'nin uygulanmasını yaygınlaştırmak için önemli bir potansiyele sahip olduğunu göstermiştir. Öncelikle, DfMA stratejileri ve parametrelerine ilişkin sonuçlar, karşılaştırılabilir bir bağlam oluşturmak için düzenlenerek sınıflandırılır. DfMA stratejileri, dördü bina yapım aşamaları ile ilişkili olarak; (i) planlama ve programlama, (ii) kavramsal tasarım, (iii) detay tasarımı ve (iv) inşaat aşaması olmak üzere beş kategori altında gruplandırılmıştır. Beşinci grup stratejiler teknoloji ile ilişkili olanlardır. DfD uygulamasında DfMA parametrelerinin kullanımına ilişkin tartışmalar öncesinde ise, parametreler rafine edilmiş ve aralarından DfD için bir girdi olabilecek parametreler seçilmiştir. Daha sonra, bunların, farklı yaşam sonu senaryoları kapsamında kullanım olasılıkları tartışılmıştır. Bir girdi parametresinin öneminin, farklı DfD yaşam sonu senaryolarına göre farklılık gösterebileceği bulunmuştur. Örneğin, bir parametre bir senaryo için son derece ilgili olabilirken, bir başka senaryo için gerekli görülmeyebilir. Benzer şekilde, parametreler; malzemeler ve bileşenler gibi farklı yapı parçaları dikkate alındığında da değişiklik gösterir. Girdi parametrelerinin karşılaştırmalı değerlendirmesi, DfD'de dikkate alınan parametrelerin, şu anda, yeterli çeşitlilikte olmadığını ve daha geniş bir uygulama için zenginleştirilmesi gerektiğini göstermiştir. Bu çalışma, bu yöndeki ilk girişimleri sunmaktadır. Yapılan araştırma ve tartışmalar, DfD uygulamasının DfMA'dan yararlanabileceğini göstermiştir. DfMA uygulamalarına ilişkin incelenen çalışmalar, daha kapsamlı bir DfD yaklaşımı oluşturmak için uygun bir temel oluşturmada yararlı bulunmuştur. Ayrıca, ileriye yönelik çalışmalar için bir araştırma çerçevesi de önerilmiştir. Sonuç bölümü olan beşinci bölümde ise; çalışma genel bir değerlendirme yapılarak sonlandırılmıştır. Kısaca, bu araştırmada incelenen DfMA stratejileri ve parametreleri, DfD uygulamasının kolaylaştırılması ve yaygınlaştırılması için genel bir çerçeve sunması konusunda umut verici bulunmuştur. Ayrıca bu çalışmanın sınırlılıkları belirlenmiş ve gelecekteki araştırmalar için ek önerilerde bulunulmuştur.

Özet (Çeviri)

Today, when the life of a building is complete, the general practice is to take the valuable parts and send the remaining ones to landfills. This practice; cannot be sustained in any respect since the wastes related to the construction industry have one of the highest percentages of the earth's waste amount. Besides, the construction industry is responsible for more than one-third of overall carbon emissions. At this point, Design for Disassembly (DfD) in buildings is a promising concept that targets the non-destructive separation of components and materials to recycle, reuse, or relocate at the end of initial use. Even though DfD has been studied in product design areas for a couple of decades and construction since the late 90s, with the urging need to create a more sustainable environment, it recently started to be discussed more as a solution to fight building obsolescence. However, However, the application of DfD is based on design guides and principles, and there is no systematic quantitative method for the construction industry. Another design methodology with similar concerns is Design for Manufacture and Assembly (DMfA), which is based on the principles of optimization of materials and coordination and aims to reduce part counts, assembly time, and overall costs ultimately. Early DfMA studies date back to the 70s in product design to respond to the competitiveness of the production industry. However, it received attention in the construction industry mainly in recent years. In reviewing the literature associated with DfD and DfMA, one finds that both methodologies have common approaches as reducing part counts, adopting modular and standard design principles, considering orientation and handling for the process, etc. In addition, it has been spotted that DfMA, which is a former and more settled methodology, has been examined more systematically than DfD. At this point, it is questioned if there is a possibility of enabling DfD principles and establishing a framework for a systematic methodology under the guidance of DfMA applications in the construction industry. The main goal of this thesis is to search for the above-stated possibility and whether one can find a set of practical solutions to identify the missing points of the DfD and approach for increasing the reuse possibilities of building elements and components and to provide data that can develop the necessary methodologies to extend its application. The remainder of this thesis has organized as follows. In the first chapter, the thesis's objective, scope, and method are presented, and the flowchart of the study is given. In brief, this thesis aims to examine the DfD methodology and determine its most comprehensive current principles, identify barriers to its implementation, and examine the DfMA methodology by identifying strategies via literature review and then discuss these strategies in line with DfD principles. The concept of DfD is defined in the second chapter, and its study area is explored. Its relationship with the building life cycle and possible end-of-life scenarios are explained. The aims, benefits, and advantages of DfD are expressed, and then the state of DfD in the product and the construction industry is investigated. In the end, limitations and challenges for DfD implementation are discussed. The chapter concludes by questioning the possibilities of DfMA as another DfX methodology as an exemplary field for DfD. In the third chapter, comprehensive research on the DfMA field explores the possibility of creating a more detailed and comprehensive framework for implementing DfD. In this context, the DfMA methodology has been explored in all its possibilities in the product and construction industries. First, the origin of this concept is searched in the manufacturing industry. Its qualitative and quantitative assessment methodologies were listed. Then, a systematic database search is conducted to fully understand how DfMA is used in the manufacturing and construction industries. From this literature search, studies related to the architecture, engineering, and construction (AEC) field were refined and examined in more detail to understand the scope of DfMA applications in this field and to evaluate whether they can serve as an example for DfD. AEC-related search results were analyzed with context-specific research questions. The systematic literature review in this chapter showed that DfMA applications are quite different in the manufacturing and construction industries. That can be attributed partly to the fact that construction outputs like buildings and bridges are more than mass-manufactured products. Because they are all custom-made and created in their unique environments, each must fulfill a particular composition of functional requirements. Besides, the main difference between these two industries is found in how DfMA is applied. More systematic tools are developed in manufacturing, and the study area boundaries are much more distinct than in construction. The efforts to implement DfMA in the AEC sector were found to be worthwhile and gave researchers and practitioners a starting point even though a thorough strategy has yet to be created. However, the DfMA characteristics and approaches used in this research can offer a common framework for the DfD roadmap. DfMA characteristics and approaches used in this research were found promising to guide DfD implementation. In the fourth chapter, a series of discussions were held on the results of the DfMA study in the scope of enabling DfD use in AEC. Those discussions demonstrated that learning from DfMA has a significant potential to establish a systematic DfD approach and, thus, increase the implementation of DfD in the AEC sector. Before the discussions, the results of research questions regarding DfMA enablers/strategies and parameters are organized to set a comparable context. The DfMA strategies are grouped under five categories, of which four are found relevant to building cycle stages, which are (i) planning and programming, (ii) conceptual design, (iii) detailed design, and (iv) construction stage. The fifth category involves technology-related enablers. Regarding the discussion of DfMA parameters for DfD, parameters are refined first, and input parameters are considered for discussion. Then, their use possibility is discussed, considering different end-of-life scenarios. It has been found that the importance of an input parameter may differ in different DfD end-of-life scenarios. For example, one parameter may be highly relevant for one scenario while it may not be considered essential for another. That also varies when considering different parts, such as materials and components. Comparative evaluation of input parameters showed that parameters considered in DfD are currently in a limited variety and need to be enriched to a broader application. This study presents the first attempts in this way and shows there is potential to improve. Altogether, the research and discussions showed that DfD could benefit from DfMA, and in-depth studies of DfMA applications serve as a suitable foundation for creating a more comprehensive DfD approach. For future studies, a research framework is also proposed. In the fifth chapter, this thesis is concluded with a general evaluation of the overall study. Also, the limitation of this study is identified, and suggestions are made for future research.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    895303

    A spatial conception based on walking: Critical walk

    Yürümeye dayalı mekânsal bir kavrayış: Eleştirel yürüyüş

    NİLSU ALTUNOK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Mimarlıkİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. PELİN DURSUN ÇEBİ

  2. Tez No

    744638

    Katmanlı üretim teknolojileri ile üretilen giyilebilirlerde hibrit yapıların sürdürülebilir tasarım ve üretim bakımından değerlendirilmesi

    Evaluation of hybrid structures in wearables manufactured with additive manufacturing technologies in terms of sustainable design and manufacturing

    ŞÜKRAN ÖZKAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Bilim ve TeknolojiMimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi

    Enformatik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BÜLENT ONUR TURAN

  3. Tez No

    633691

    Kent meydanlarının mekân tasarımı niteliklerinin bulanık mantık ile değerlendirilmesi

    The evaluation of spatial design parameters of urban square with fuzzy logic method

    PINAR ÖZYILMAZ KÜÇÜKYAĞCI

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Şehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET OCAKÇI

  4. Tez No

    788351

    Beden ve mekân ilişkilerinde ideal olmayan: Hiçbir beden için mimarlık

    Non-ideal in body and space relations: Architecture for no body

    ŞULE OTÇU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Mimarlıkİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. PELİN DURSUN ÇEBİ

  5. Tez No

    66723

    Zemine gömülü borulara etkileyen yükler

    The Loads acting on buried pipes into the soil

    GÖKHAN DEĞİRMENCİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AHMET SAĞLAMER

Geri Dön