An integrated design process for durable concrete structures at the minimum environmental cost : application with the incorporation of rice husk ash

The construction industry is the largest consumer of materials in our society. Approximately 40% of all materials used are related to this section of the industry. Equivalent is the impact of the sector’s activities to the environment in terms of non-renewable energy sources (grey energy), gas emiss...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Τάπαλη, Τζούλια
Άλλοι συγγραφείς: Παπαδάκης, Ευάγγελος
Μορφή: Thesis
Γλώσσα:English
Έκδοση: 2015
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:http://hdl.handle.net/10889/8529
id nemertes-10889-8529
record_format dspace
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic Durability
Optimization
Sustainability
Predictive models
Environmental cost
Concrete
Supplementary cementing materials
Biomass ash
Rice husk ash
Cement
Service life
Ανθεκτικότητα
Αριστοποίηση
Βιωσιμότητα
Μοντέλα πρόβλεψης
Περιβαλλοντικό κόστος
Σκυρόδεμα
Συμπληρωματικά υδραυλικά υλικά
Τέφρα βιομάζας
Τέφρα φλοιών ρυζιού
Τσιμέντο
Χρήσιμη ζωή κατασκευής
624.183 402 86
spellingShingle Durability
Optimization
Sustainability
Predictive models
Environmental cost
Concrete
Supplementary cementing materials
Biomass ash
Rice husk ash
Cement
Service life
Ανθεκτικότητα
Αριστοποίηση
Βιωσιμότητα
Μοντέλα πρόβλεψης
Περιβαλλοντικό κόστος
Σκυρόδεμα
Συμπληρωματικά υδραυλικά υλικά
Τέφρα βιομάζας
Τέφρα φλοιών ρυζιού
Τσιμέντο
Χρήσιμη ζωή κατασκευής
624.183 402 86
Τάπαλη, Τζούλια
An integrated design process for durable concrete structures at the minimum environmental cost : application with the incorporation of rice husk ash
description The construction industry is the largest consumer of materials in our society. Approximately 40% of all materials used are related to this section of the industry. Equivalent is the impact of the sector’s activities to the environment in terms of non-renewable energy sources (grey energy), gas emissions (mainly CO2), solid waste, etc. With concrete being the most widely used construction material (second only to water in total volumes consumed annually by society) and cement being the essential “glue” in concrete, emphasis should be placed on investigating and enforcing appropriate ways, methodologies and policies, to make cement manufacturing and the construction industry in general a more environmental friendly sector. At the same time, by considering, at one hand the significant amount of research and breakthroughs achieved on structural materials and design, as well as the level of sophistication of the modern European Standards and structural codes, and on the other hand, the increasing cases of premature deterioration of concrete structures, particular emphasis should also be placed on safeguarding the service life of reinforced concrete structures (in addition to tackling their environmental burden). That is why it is very important to introduce the sustainable way of thinking and the concept of industrial ecology on the preliminary design stages of a structure, on the material selection process and on the service life estimation stage, in achieving a robust durable reinforced concrete (RC) structure (for a given service life) with the minimum environmental burden. Thus, the main objective of the present Thesis is to focus on identifying and quantifying a structured framework of the appropriate methodologies in formulating an Integrated Design Process (IDP) for the design of durable and sustainable structures at the minimum environmental and economical cost (without compromising issues of structural safety) and also in identifying and demonstrating ways of industrial ecology for the sustainable development of the cement and construction industry. The present Thesis contributes to the evaluation of the environmental cost of each component of concrete and to provide the best possible mix design configuration (by means of a holistic analytical software tool) in terms of low environmental cost, as well as, to assess this proposed configuration in terms of strength and durability requirements. Overall, it has to be emphasized that through the present Thesis a new indicator is proposed for design purposes: the environmental cost, which can be added to the existing strength, durability and economic cost indicators towards an integrated design optimization of concrete structures. Finally, it is concluded that the incorporation of new Supplementary Cementing Materials (SCM), as biomass ashes and especially Rice Husk Ash (RHA), offers new perspectives for decreasing the environmental cost of constructions.
author2 Παπαδάκης, Ευάγγελος
author_facet Παπαδάκης, Ευάγγελος
Τάπαλη, Τζούλια
format Thesis
author Τάπαλη, Τζούλια
author_sort Τάπαλη, Τζούλια
title An integrated design process for durable concrete structures at the minimum environmental cost : application with the incorporation of rice husk ash
title_short An integrated design process for durable concrete structures at the minimum environmental cost : application with the incorporation of rice husk ash
title_full An integrated design process for durable concrete structures at the minimum environmental cost : application with the incorporation of rice husk ash
title_fullStr An integrated design process for durable concrete structures at the minimum environmental cost : application with the incorporation of rice husk ash
title_full_unstemmed An integrated design process for durable concrete structures at the minimum environmental cost : application with the incorporation of rice husk ash
title_sort integrated design process for durable concrete structures at the minimum environmental cost : application with the incorporation of rice husk ash
publishDate 2015
url http://hdl.handle.net/10889/8529
work_keys_str_mv AT tapalētzoulia anintegrateddesignprocessfordurableconcretestructuresattheminimumenvironmentalcostapplicationwiththeincorporationofricehuskash
AT tapalētzoulia miaoloklērōmenēdiadikasiaschediasmougiaanthektikeskataskeuesskyrodematosmetoelachistoperiballontikokostosepharmogēmetēnensōmatōsētephrasphloiouryziou
AT tapalētzoulia integrateddesignprocessfordurableconcretestructuresattheminimumenvironmentalcostapplicationwiththeincorporationofricehuskash
_version_ 1771297219625877504
spelling nemertes-10889-85292022-09-05T14:11:02Z An integrated design process for durable concrete structures at the minimum environmental cost : application with the incorporation of rice husk ash Μία ολοκληρωμένη διαδικασία σχεδιασμού για ανθεκτικές κατασκευές σκυροδέματος με το ελάχιστο περιβαλλοντικό κόστος : εφαρμογή με την ενσωμάτωση τέφρας φλοιού ρυζιού Τάπαλη, Τζούλια Παπαδάκης, Ευάγγελος Δεληγιαννάκης, Ιωάννης Καραμάνης, Δημήτριος Μουτσάτσου, Αγγελική Παπαγιάννη, Ιωάννα Παπαδάκης, Ευάγγελος Σίδερης, Κοσμάς Τσίμας, Σταμάτης Tapali, Julia Durability Optimization Sustainability Predictive models Environmental cost Concrete Supplementary cementing materials Biomass ash Rice husk ash Cement Service life Ανθεκτικότητα Αριστοποίηση Βιωσιμότητα Μοντέλα πρόβλεψης Περιβαλλοντικό κόστος Σκυρόδεμα Συμπληρωματικά υδραυλικά υλικά Τέφρα βιομάζας Τέφρα φλοιών ρυζιού Τσιμέντο Χρήσιμη ζωή κατασκευής 624.183 402 86 The construction industry is the largest consumer of materials in our society. Approximately 40% of all materials used are related to this section of the industry. Equivalent is the impact of the sector’s activities to the environment in terms of non-renewable energy sources (grey energy), gas emissions (mainly CO2), solid waste, etc. With concrete being the most widely used construction material (second only to water in total volumes consumed annually by society) and cement being the essential “glue” in concrete, emphasis should be placed on investigating and enforcing appropriate ways, methodologies and policies, to make cement manufacturing and the construction industry in general a more environmental friendly sector. At the same time, by considering, at one hand the significant amount of research and breakthroughs achieved on structural materials and design, as well as the level of sophistication of the modern European Standards and structural codes, and on the other hand, the increasing cases of premature deterioration of concrete structures, particular emphasis should also be placed on safeguarding the service life of reinforced concrete structures (in addition to tackling their environmental burden). That is why it is very important to introduce the sustainable way of thinking and the concept of industrial ecology on the preliminary design stages of a structure, on the material selection process and on the service life estimation stage, in achieving a robust durable reinforced concrete (RC) structure (for a given service life) with the minimum environmental burden. Thus, the main objective of the present Thesis is to focus on identifying and quantifying a structured framework of the appropriate methodologies in formulating an Integrated Design Process (IDP) for the design of durable and sustainable structures at the minimum environmental and economical cost (without compromising issues of structural safety) and also in identifying and demonstrating ways of industrial ecology for the sustainable development of the cement and construction industry. The present Thesis contributes to the evaluation of the environmental cost of each component of concrete and to provide the best possible mix design configuration (by means of a holistic analytical software tool) in terms of low environmental cost, as well as, to assess this proposed configuration in terms of strength and durability requirements. Overall, it has to be emphasized that through the present Thesis a new indicator is proposed for design purposes: the environmental cost, which can be added to the existing strength, durability and economic cost indicators towards an integrated design optimization of concrete structures. Finally, it is concluded that the incorporation of new Supplementary Cementing Materials (SCM), as biomass ashes and especially Rice Husk Ash (RHA), offers new perspectives for decreasing the environmental cost of constructions. Η κατασκευαστική βιομηχανία αποτελεί τον μεγαλύτερο καταναλωτή υλικών στην κοινωνία μας. Περίπου το 40% όλων των υλικών που χρησιμοποιούνται σχετίζονται με αυτόν τον τομέα της βιομηχανίας. Αντίστοιχο αντίκτυπο έχουν και οι δραστηριότητες του τομέα στο περιβάλλον σε ότι αφορά τις μη ανανεώσιμες πηγές ενέργειας («γκρίζα» ενέργεια), αέριες εκπομπές (κυρίωςCO2 ), στερεά απόβλητα, κλπ. Δεδομένου ότι το σκυρόδεμα αποτελεί το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο δομικό υλικό (δεύτερο μετά το νερό σε συνολικούς όγκους που καταναλώνονται ετησίως από την κοινωνία) και ότι το τσιμέντο είναι η απαραίτητη «κόλλα» στο σκυρόδεμα, έμφαση πρέπει να δοθεί στη διερεύνηση και επιβολή κατάλληλων τρόπων, μεθοδολογιών και πολιτικών για τη μετατροπή της τσιμεντοβιομηχανίας και της κατασκευαστικής βιομηχανίας σε έναν γενικά περισσότερο περιβαλλοντικά φιλικό τομέα. Ταυτόχρονα, λαμβάνοντας υπόψη από τη μια μεριά τη σημαντική ποσότητα έρευνας και τα επιτεύγματα σχετικά με τα δομικά υλικά και τον σχεδιασμό, και επιπλέον το επίπεδο της επιτήδευσης των σύγχρονων Ευρωπαϊκών Προτύπων και κατασκευαστικών κανονισμών, και από την άλλη μεριά τις αυξανόμενες περιπτώσεις της πρώιμης φθοράς των κατασκευών από σκυρόδεμα, ιδιαίτερη έμφαση θα πρέπει να δοθεί στη διασφάλιση της διάρκειας ζωής των κατασκευών οπλισμένου σκυροδέματος (σε συνδυασμό με την αντιμετώπιση της περιβαλλοντικής τους επιβάρυνσης). Για το λόγο αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντική η εισαγωγή του βιώσιμου τρόπου σκέψης και της έννοιας της βιομηχανικής οικολογίας στα προκαταρκτικά στάδια σχεδιασμού μιας κατασκευής, κατά τη διαδικασία επιλογής υλικών και κατά το στάδιο εκτίμησης της διάρκειας ζωής, ώστε να επιτευχθεί μια εύρωστη, ανθεκτική κατασκευή οπλισμένου σκυροδέματος (για δεδομένη διάρκεια ζωής) με την ελάχιστη περιβαλλοντική επιβάρυνση. Συνεπώς, ο κύριος στόχος της παρούσας Διατριβής είναι να επικεντρωθεί στον εντοπισμό και ποσοτικοποίηση ενός δομημένου προτύπου κατάλληλων μεθοδολογιών για τον σχηματισμό μιας Ενοποιημένης Διαδικασίας Σχεδιασμού για τον σχεδιασμό ανθεκτικών και βιώσιμων κατασκευών με το ελάχιστο περιβαλλοντικό και οικονομικό κόστος (χωρίς συμβιβασμούς σε θέματα που άπτονται της κατασκευαστικής ασφάλειας) και επίσης για την αναγνώριση και επίδειξη τρόπων βιομηχανικής οικολογίας για την βιώσιμη ανάπτυξη της βιομηχανίας τσιμέντου και σκυροδέματος. Η παρούσα Διατριβή συνεισφέρει στην αξιολόγηση του περιβαλλοντικού κόστους κάθε συστατικού του σκυροδέματος αλλά και στην παροχή ενός καλύτερου δυνατού σχεδιασμού σύνθεσης σκυροδέματος (μέσω ενός ολιστικού αναλυτικού λογισμικού) υπό όρους χαμηλού περιβαλλοντικού κόστους, καθώς και στο να αξιολογήσει την προτεινόμενη σύνθεση υπό όρους αντοχής και απαιτήσεων ανθεκτικότητας. Συνολικά, πρέπει να τονισθεί ότι στη παρούσα Διατριβή προτείνεται για πρώτη φορά ένας νέος δείκτης για σκοπούς σχεδιασμού: το περιβαλλοντικό κόστος, το οποίο μπορεί να προστεθεί στους υπάρχοντες δείκτες αντοχής, ανθεκτικότητας και οικονομικού κόστους προς μια ολοκληρωμένη αριστοποίηση σχεδιασμού κατασκευών από σκυρόδεμα. Τέλος, προκύπτει το συμπέρασμα ότι η ενσωμάτωση νέων συμπληρωματικών υδραυλικών υλικών (SCM: Supplementary Cementing Materials), όπως οι τέφρες βιομάζας και ειδικά η τέφρα φλοιού ρυζιού (RHA: Rice Husk Ash), προσφέρει νέες προοπτικές για τη μείωση του περιβαλλοντικού κόστους σκυροδέματος. 2015-05-07T10:05:17Z 2015-05-07T10:05:17Z 2014-10-31 2015-05-07 Thesis http://hdl.handle.net/10889/8529 en 6 application/pdf