Economic Sustainability of Using Light-weight Hair Reinforced Clay in Partitions and Infills of Reinforced Concrete Buildings

Abstract

The construction industry is increasingly seeking sustainable alternatives to high-consumption raw materials and environmental impact. Lightweight Hair Reinforced Clay (LHRC), a composite material incorporating human hair fibers, has emerged as a promising solution. This study compared the economic sustainability, thermal efficiency, and structural seismic mass forces effect of LHRC against conventional hollow concrete block walls in 4, 7, and 10-multi-story buildings. The research used advanced structural analysis tools like Revit and ETABS to model and evaluate the performance of the two wall types mentioned. The findings showed that LHRC model significantly reduces structural weight, enhancing seismic performance by lowering the building's seismic mass forces by approximately 12.71%. Thermally, LHRC wall demonstrated superior insulation properties with a lower U-value of 0.244 W/m²K, significantly better than conventional concrete block wall with a U-value of 1.780. In comparison between LHRC walls with conventional hollow concrete block walls, the average percentage cost reduction was approximately 63.8%. This notable decrease highlights the LHRC wall system's economic benefits over conventional building wall method. Future research should standardize production techniques, verify long-term durability and performance under diverse environmental conditions, and explore its integration with modern construction methods like 3D printing and automated manufacturing processes. Keywords: Light-Weight Hair Reinforced Clay, Sustainability, Fiber, Labor, Multi-Story Building.

İnşaat sektörü, yüksek tüketimli hammaddelere ve çevresel etkilere sürdürülebilir alternatifler arayışını giderek artırmaktadır. İnsan saç liflerini içeren kompozit bir malzeme olan Hafif Saç Takviyeli Kil (LHRC), umut verici bir çözüm olarak ortaya çıkmıştır. Bu çalışma, 4, 7 ve 10 katlı binalarda LHRC’nin ekonomik sürdürülebilirliği, termal verimliliği ve yapısal sismik kütle kuvvetleri etkisini geleneksel içi boş beton blok duvarlarla karşılaştırmıştır. Araştırma, iki duvar yönteminin performansını modellemek ve değerlendirmek için Revit ve ETABS gibi ileri yapısal analiz araçlarını kullanmıştır. Bulgular, LHRC modelinin yapısal ağırlığı önemli ölçüde azalttığını, binanın sismik kütle kuvvetlerini yaklaşık %12,71 oranında düşürerek sismik performansı artırdığını göstermiştir. Termal olarak, LHRC duvarı, 0,244 W/m²K’lik daha düşük bir U-değeri ile üstün yalıtım özellikleri sergilemiş, geleneksel beton blok duvarın 1,780’lik U-değerinden önemli ölçüde daha iyi performans göstermiştir. Hafif Saç Takviyeli Kil duvarlar ile geleneksel içi boş beton blok duvarlar karşılaştırıldığında, ortalama maliyet düşüş yüzdesi yaklaşık %63,8 olmuştur. Bu dikkate değer düşüş, LHRC duvar sisteminin geleneksel bina duvarı yöntemine göre ekonomik faydalarını vurgulamaktadır. Gelecekteki araştırmalar üretim tekniklerini standartlaştırmalı, farklı çevresel koşullar altında uzun vadeli dayanıklılığı ve performansı doğrulamalı ve 3D baskı ve otomatik üretim süreçleri gibi modern inşaat yöntemleriyle entegrasyonunu araştırmalıdır. Anahtar Kelimeler: Hafif Saç Takviyeli Kil, Sürdürülebilirlik, Lif, İş Gücü, Çok Katlı Bina.