Embodied energy potential of demolition waste caused by earthquake and urban transformation
Deprem ve kentsel dönüşüm kaynaklı yıkım atıklarının gömülü enerji potansiyeli
- Tez No: 887774
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ CENK ÜSTÜNDAĞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mimarlık, Architecture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mimarlık Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Çevre Kontrolü ve Yapı Teknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 123
Özet
Depremler yüzyıllardan beri Türkiye'de ciddi yıkımlara ve zararlara sebep olmaktadır.Türkiye birçok aktif fay hattının kesiştiği bölgede yer alırken hızla artan nüfus ve sanayileşme sebebiyle yüksek deprem riski taşıyan birçok şehirde inşaat sektörü faaliyetleri de hızlı bir şekilde artmaktadır.Geçmiş yıllarda depremler sebebiyle yaşanan can ve mal kayıplarını azaltmak için depreme dayanıklı yapılaşma gerekliliği doğmuştur.Bu sebeple yeni yapılacak yapılar için güncel deprem yönetmelikleri hazırlanırken var olan deprem dayanımı düşük ve kullanım ömrünü tamamlamış yapılar için de kentsel dönüşüm uygulamaları ortaya çıkmıştır. Kentsel dönüşüm uygulamaları yapı stoğunun yenilenmesi ve depreme daha dayanıklı hale getirilmesi için gerekli ve yararlı olmasına rağmen inşaat sektöründeki yapım-yıkım faaliyetlerini artırarak ciddi oranda yapım-yıkım atığı oluşmasına neden olmaktadır.Türkiye'de süre gelen depremler ani ve yoğun miktarda yıkım atığı oluşturmakta, artan kentsel dönüşüm projeleri ise çevresel anlamda ciddi sorunlara yol açmakta ve bu durum inşaat sektörünün çevresel etkilerini artırmaktadır. Bu tez çalışması,deprem ve kentsel dönüşüm kaynaklı oluşabilecek yıkım atıklarının çevresel zararlarına odaklanırken, aynı zamanda yapıların gömülü enerji potansiyelini göz önüne alarak, enerji ve yapı arasındaki ilişkiyi detaylı bir şekilde incelemektedir.Ülkemizde depremler sonrasında ortaya çıkan inşaat atıkları, sürdürülebilir bir şekilde yönetilememekte ve geri dönüştürülememektedir. Bu noktada, inşaat atıklarının yönetimindeki yetersizlikler, sadece çevresel açıdan değil, aynı zamanda enerji verimliliği açısından da kaynakların etkili bir şekilde kullanılamamasına sebep olmaktadır.Ayrıca yapı sektöründe, özellikle kentsel dönüşüm projelerinde, sürdürülebilirlik konularında yetersiz altyapı ve teşvikler mevcuttur. Bu durum, çevresel faktörlerin etkili bir şekilde kontrol edilememesine ve sürdürülebilir inşaat yöntemlerinin benimsenememesine neden olmaktadır.Yapım ve yıkım atıklarının etkili yönetimi sadece bu atıkların depolanması ve şehir merkezlerinden uzaklaştırılması değil aynı zamanda çevresel sürdürülebilirliğe katkı sağlayacak şekilde planlanmasıdır.Bunun için oluşan yapım ve yıkım atıklarının yeniden kullanımı ve geri dönüştürülmesi gibi işlemlere önem verilmesi gerekmektedir.Bu atıklar çok ve çeşitli yapı malzemelerinden oluşmaktadır.Yapıda kullanılan yapı malzemelerinin sahip olduğu gömülü enerji bu malzemelerin tekrar kullanılması ve geri dönüşümüyle sisteme tekrar kazandırılabilir.Gömülü enerji bir maddeden birim miktarda üretmek için gerekli olan enerji olarak tanımlanabilir.Gömülü enerji miktarını hesaplamak için çeşitli yöntemler bulunmaktadır. Tez, deprem, kentsel dönüşüm, yapım- yıkım atıkları, yapı ve enerji kavramları ile ilgili geniş bir literatür taraması yapmaktadır. Ayrıca, operasyonel enerji ve gömülü enerjiyi simüle etme metodolojisi, inşaat atıklarının geri dönüştürülememesi ve gömülü enerji potansiyelinin etkili bir şekilde kullanılamaması sorunlarını daha ayrıntılı bir şekilde değerlendirmeyi amaçlamaktadır.Bu tez çalışması kapsamında, beklenen İstanbul depremi kapsamında ortaya çıkabilecek yıkım atıklarının gömülü enerji potansiyelinin daha iyi kavranabilmesi için, örnek çalışmada seçilen örnek yapının gömülü enerjisi,yıkılması durumunda oluşturacağı hafriyat atığı miktarı ve bir yıllık kullanım enerjisi hesaplanmıştır.Yapıların gömülü enerji potansiyeli, inşaat malzemelerinin üretiminden, taşınmasından ve montajından kaynaklanan enerjiyi içermektedir.Bu gömülü enerji potansiyeli, yapıların ömrü boyunca çevresel etkilerini belirlemede kritik bir faktördür. Tezin amacı deprem kaynaklı oluşan yıkım atıklarının çevresel etkileri ve bu atıkların sürdürülebilir bir şekilde yürütülmesinin önemini ortaya koymak ve bu konuda daha etkili politika önerileri sunmaktır.Aynı zamanda, yapıların gömülü enerji potansiyelini göz önüne alarak, enerji ve yapı arasındaki ilişkiyi anlamak ve bu potansiyeli daha sürdürülebilir bir şekilde kullanmak için stratejiler geliştirmeyi hedeflemektedir. Bu çabalar, Türkiye'deki inşaat sektöründe çevresel sürdürülebilirliği artırmak ve enerji verimliliğini optimize etmek için önemli bir adım olabilir. Çalışmanın birinci bölümü olan giriş bölümünde ülkemizin deprem,kentsel dönüşüm ve yapım-yıkım atıkları yönetimi konularıyla ilişkilendirmesi yapılmış.Güncel durum ve problemler belirlenmiştir.Ülkemizde yapım ve yıkım atıklarının sürdürülebilir yönetilmesiyle ilgili düzenleme, kanun ,teknik bilgi ve imkanların yetersiz olduğu sonucu vurgulanmıştır.Buna ek olarak tezde belirlenen konu ile alakalı olabilecek geçmiş çalışmalar üzerine incelemeler yapılmıştır. Çalışmanın ikinci bölümünde, deprem ve kentsel dönüşüm konuları ayrıntılı bir biçimde açıklanmıştır.Depremin maddi, manevi ve çevresel tahribatı detaylı bir şekilde ele alınmıştır.Bu bağlamda depremin, hem fiziksel altyapıda hem de insanların duygusal ve sosyal yönden yaşadığı etkilerin yanı sıra çevresel açıdan da yıkıcı etkileri vurgulanmıştır.Ayrıca, kentsel dönüşümün çevresel boyutu detaylı bir şekilde incelenmiş ve sürdürülebilirlik kavramı ile olan ilişkisi güçlendirilmiştir. Çalışmanın üçüncü bölümüne ise, yapım ve yıkım atıkları konuları detaylıca ele alınmış. Yapım ve yıkım atıklarının çevresel sürdürülebilirlik kapsamında ektili yönetiminin önemi vurgulanırken.Sürdürülebilir yapım&yıkım atığı yönetiminin prensipleri açıklanmıştır. Çalışmanın dördüncü bölümünde ise yapılı çevre ve enerji konuları arasındaki bağlantı ele alınarak. Türkiye'de ve dünyada yapı sektörünün enerji kaynakları ile olan ilişkisi açıklanmış. Yapı sektörü kaynaklı enerji tüketiminin ciddiyetine vurgu yapılmıştır.Yapılardaki gömülü ve kullanım enerjileri detaylı olarak açıklanmıştır. Çalışmanın beşinci bölümünde ise yapılardaki gömülü enerji potansiyelinin daha iyi kavranması için örnek bir yapı seçilerek yapının gömülü enerjisi ve kullanım enerjisi farklı simülasyon programları kullanılarak hesaplanmıştır.Ayrıca örnek yapının yıkılması durumunda ortaya çıkacak yıkım atığı miktarları hesaplanmıştır. Altıncı bölümde bu sonuçlar olası beklenen İstanbul depremi çerçevesinde baz alınarak beklenen depremin olması durumunda yıkılacak veya hasarlanacak yapıların oluşturduğu yıkım atığı miktarları ve gömülü enerji miktarlarını kavramak için kullanılmıştır. Yapılan çalışmada örnek yapının gömülü enerji, kullanım enerjisi ve yıkılması durumunda ortaya çıkabilecek yıkım atığı miktarları hesaplanmış olup buna göre genel olarak: Geleneksel yapılarda yapının gömülü enerjisi ekonomik kullanım ömrü boyuncaki kullanım enerjisine kıyaslandığında çok daha küçük bir değere sahiptir ancak, genede bu enerji göz ardı edilemeyecek kadar büyüktür ve deprem gibi çoklu yıkımlardaki gömülü enerji potansiyeli çok yüksetir.Bu enerjinin değerlendirilmesi sürdürülebilirlik açısından önem arz etmektedir. Örnek çalışamda elde edilen verilere göre, beton kalitesi düşük, beklenen İstanbul depreminde yıkılması ön görülen betonarme konut binaların metrekare başına düşen gömülü enerji miktarları, güncel betonarme konut yapılarına kıyasla daha düşüktür. Bu durum deprem sonrası yıkım atıklarının gömülü enerji potansiyelerinin miktarı için olumlu gibi görünse de, toplamda beklenen İstanbul depremi kapsamında çok fazla benzer binanın yıkılması beklendiği için bu yapılarda da yıkım atıklarının geri dönüşümü çevresel sürdürülebilirlik kapsamında dikkate alınmalıdır. Yıkım atıklarının oluşturduğu gömülü enerji çok ciddi oranlarda geri kazanılabilir enerji potansiyeli barındırmaktadır.Bu enerji potansiyeli geri kazanılarak yapı sektörünün oluşturduğu çevresel zararları azaltılabilir. Deprem sebebiyle ani oluşacak yıkım atıklarının miktarları çok fazladır ve bu yıkım atıklarının yönetilmesi konusunda detaylı çalışmalar yapmak, bu çalışmaları destekleyecek yönetmelikler ve kanunlar oluşturmak sahip olduğu yüksek deprem riski ve yüksek nüfus yoğunluğu sebebiyle İstanbul İli için hayati önem arz etmektedir. Yapım Yıkım atıklarının sürdürülebilir yönetimi yapı malzemeleri için harcanan maliyeti azaltarak ve yeni istihdam kolları oluşturarak sadece çevresel değil aynı zamanda ekonomik olarak da ülkeye katkı sağlayacaktır.
Özet (Çeviri)
Earthquakes have been causing significant destruction and damage in Turkey for centuries. Positioned in a region where many active fault lines intersect, Turkey is experiencing a rapid increase in construction sector activities in many cities with high earthquake risk due to the growing population and industrialization. In the past years, the necessity of earthquake-resistant construction emerged to reduce the loss of life and property caused by earthquakes. Therefore, while current earthquake regulations are prepared for new structures, urban transformation applications have also emerged for existing structures with low seismic resistance and completed lifespans.Although urban transformation applications are essential and beneficial for renewing the building stock and making it more earthquake-resistant, they lead to a significant amount of construction and demolition waste due to the increase in construction and demolition activities in the construction sector.The ongoing earthquakes in Turkey generate sudden and substantial amounts of demolition waste, while increasing urban transformation projects are causing significant environmental problems, thereby enhancing the environmental impacts of the construction sector. This thesis focuses on the environmental harms caused by demolition waste resulting from earthquakes and urban transformations, while also examining the relationship between energy and buildings in detail by considering the embodied energy potential of structures. Following earthquakes in our country, construction waste cannot be managed sustainably and is not being recycled. At this point, deficiencies in the management of construction waste not only cause environmental issues but also prevent the effective use of resources in terms of energy efficiency. Additionally, in the construction sector, particularly in urban transformation projects, there is a lack of infrastructure and incentives for sustainability. This situation leads to ineffective control of environmental factors and the failure to adopt sustainable construction methods. The effective management of construction and demolition waste involves not only storing and removing these wastes from urban centers but also planning them in a way that contributes to environmental sustainability. For this, it is important to focus on processes such as the reuse and recycling of construction and demolition waste. These wastes consist of a variety and large amounts of building materials. The embodied energy possessed by the building materials used in construction can be reintroduced into the system through their reuse and recycling. Embodied energy is defined as the amount of energy required to produce a unit amount of a material. Various methods are available for calculating the amount of embodied energy. This thesis conducts a comprehensive literature review on earthquakes, urban transformation, construction and demolition waste, and the relationship between construction and energy. Additionally, the methodology for simulating operational energy and embodied energy aims to evaluate in more detail the issues of non-recyclability of construction waste and the ineffective utilization of embodied energy potential. Within the scope of this thesis, to better understand the embodied energy potential of construction waste that may arise during accelerated urban transformation activities due to the increased earthquake risk, the embodied energy, excavation waste quantity in case of demolition, and one year's operational energy of the selected sample structure in the example study have been calculated. The embodied energy potential of structures includes the energy incurred in the production, transportation, and assembly of construction materials. This embodied energy potential is a critical factor in determining the environmental impacts of structures throughout their lifespan. The aim of the thesis is to reveal the environmental damages of urban transformation projects and the reasons for the unsustainable management of construction waste after earthquakes. Additionally, the thesis seeks to propose more effective policy recommendations in this regard. Simultaneously, it aims to understand the relationship between energy and structures by taking into account the embodied energy potential of buildings and to develop strategies for using this potential more sustainably. These efforts could be a significant step in increasing environmental sustainability in the construction sector in Turkey and optimizing energy efficiency. The first chapter of the study, the introduction, relates our country's earthquake, urban transformation, and construction and demolition waste management issues. Current situations and problems are identified. The insufficiency of regulations, laws, technical knowledge, and resources related to the sustainable management of construction and demolition waste in our country is emphasized. In addition, reviews are made on past studies that may be relevant to the identified topic in the thesis. In the second chapter of the study, earthquake and urban transformation topics are explained in detail. The material, mental, and environmental destruction of earthquakes is thoroughly discussed. In this context, the destructive effects of earthquakes on the physical infrastructure, as well as the emotional, social, and environmental impacts experienced by people, are highlighted. Moreover, the environmental dimension of urban transformation is extensively examined, and its relationship with the concept of sustainability is reinforced. The third chapter of the study addresses construction and demolition waste in detail. The importance of effective management of construction and demolition waste within the scope of environmental sustainability is emphasized. The principles of sustainable construction and demolition waste management are explained. In the fourth chapter of the study, the connection between the built environment and energy is discussed. The relationship of the construction sector with energy sources in Turkey and worldwide is explained. Emphasis is placed on the seriousness of energy consumption originating from the construction sector. The embodied and operational energies in structures are explained in detail. The fifth chapter of the study focuses on better understanding the embodied energy potential of structures by selecting a sample building and calculating its embodied energy and operational energy using different simulation programs. Additionally, the quantities of construction waste that will arise in case of demolition of the sample building are calculated. In the sixth chapter, these results are used to understand the quantities of construction and demolition waste and embodied energy that will arise in the event of an expected earthquake in the context of the anticipated Istanbul earthquake. In the conducted study, the embodied energy, operational energy, and the potential amount of construction waste in case of demolition for the sample building have been calculated. As a general observation: According to the data obtained from study, the embodied energy per square meter in reinforced concrete residential buildings with poor concrete quality, which are expected to collapse in the anticipated Istanbul earthquake, is lower compared to current reinforced concrete residential structures. Although this may seem positive in terms of the embodied energy potential of demolition waste after the earthquake, the recycling of demolition waste from these buildings should also be considered in the context of environmental sustainability, given the large number of similar buildings expected to collapse in the anticipated Istanbul earthquake. The embodied energy contained in demolition waste represents a substantial potential for recoverable energy. Recovering this energy has the potential to reduce the environmental damages caused by the construction sector. The quantities of demolition waste that would occur suddenly due to earthquakes are considerable. Conducting detailed studies on the management of this demolition waste and creating regulations and laws to support these studies are crucial for Istanbul, given its high earthquake risk and population density. Sustainable management of construction and demolition waste can reduce the costs associated with construction materials and create new employment opportunities. This approach contributes not only environmentally but also economically to the country.
Benzer Tezler
- Green and digital transformation towards circular economy in the construction industry: Upcycling of construction and demolition wastes from diverse sources and their integration into 3D printing technology
İnşaat endüstrisinde döngüsel ekonomiye doğru yeşil ve dijital dönüşüm: Farklı kaynaklardan elde edilen inşaat yıkıntı atıklarının ileri dönüştürülmesi ve 3D baskı teknolojisine entegrasyonu
ANIL KUL
Doktora
İngilizce
2024
İnşaat MühendisliğiHacettepe Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜRKAN YILDIRIM
- Türkiye'de konut binalarının yaşam döngüsü sürecinde enerji ve maliyet açısından etkin tasarım alternatiflerinin geliştirilmesine yönelik model önerisi
A model proposal to obtaining energy and cost efficient alternatives from life cycle perspective for residential buildings in Turkey
KEMAL FERİT ÇETİNTAŞ
Doktora
Türkçe
2017
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE ZERRİN YILMAZ
- Evaluating the LCA of two buildings with close embodied energy which have different functions
Farklı işlevlere sahip olan iki binanın üç tür duvar kullanarak yaşam döngüsünün değerlendirilmesi
POOYA PAKMEHR
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ERKAN KARAGÜLER
- Enerji verimliliğinin kent ölçeğinde planlanması ve mekan ile etkileşimi Milas örneği
Planning energy efficiency in urban scale, it's interaction with urban form Milas case
KEREM BEYGO
Doktora
Türkçe
2017
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET ALİ YÜZER