Assessment of Reusability Potential of Reinforced Concrete as Waste Material via BIM: A Case Study of Office Building EMU Faculty of Architecture

Abstract

Construction sector can be counted as the main problem of consuming resources and waste generation throughout the world (Zhang, C., et al., 2021). It has a negative impact on land deterioration, solid waste production, energy consumption, emission of gas, natural resource consumption (Lu, W., Yuan, H., 2011). As stated by the report by Environmental Protection Agency in 2017, 569 million tons of Construction and Demolition (C&D) waste was generated in the United States, however only 40% of C&D waste that comes from buildings is reused or recycled, while 35% of worldwide C&D waste sent to be landfilled. It is vital to understand that C&D waste has a great potential of reuse and recycling (Guerra, B. C., et al., 2020). C&D waste generation can be originated with man-made sources and nature-made sources. It can be accepted as public works construction and maintenance, building construction works, and building renovation and demolition works. Nature-made sources of C&D waste on the other hand, can be accepted as natural disasters such as earthquakes, floods, hurricanes, and tsunamis (Menegaki, M. & Damigos, D., 2018). Research on C&D waste management has been conducted globally in an attempt to mitigate the harm that the construction sector causes. Building Information Modelling (BIM) has been increasingly effective and accepted construction methodology in recent years (Nikmehr, B., et al., 2021). BIM can be defined as a digital depiction of a facility’s functional and physical attributes (Kylili, A. & Fokaides, P. A., et al., 2015). According to the National Institute of Buildings Sciences (2014), a BIM model is shared knowledge resource that contains information about a structure that can be trusted as a reliable base for choices made through its lifecycle. BIM enables the integration of energy-efficient design into the evaluation of energy use over the building life cycle. Incorporating BIM technologies with Life Cycle Assessment methodology is one of the proposed strategies according to many academics, to analyze environmental consequences in the building sector (Najjar, M., et al., 2017). This thesis provides a literature review through the current situation of concrete as C&D waste material. It aims to understand the reusability and recyclability potential of reinforced concrete material that being used as structural elements by using visualizing it BIM program Autodesk Revit in corporation with One Click LCA program to achieve building circularity assessment. It concludes the study with interpretations for reusability and recyclability state of reinforced concrete material out of the results that obtained from One Click LCA building circularity report. The main aim is to compare the reuse, recycle, landfill options for reinforced concrete material of the selected case and give a sustainable solution for the projects to be demolished and reconstructed. Keywords: Building Circularity, Reinforced Concrete, Waste Concrete, Material Reuse, Building Information Modelling (BIM).

İnşaat sektörü, dünya genelinde kaynakların tüketilmesi ve atık oluşumunun temel sorunu olarak gösterilmektedir (Zhang, C., vd., 2021). İnşaat sektörü arazi bozulması, katı atık üretimi, enerji tüketimi, gaz emisyonu ve doğal kaynakların tüketimi üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir (Lu, W., Yuan, H., 2011). Çevre Koruma Ajansı'nın 2017 raporuna göre, ABD'de 569 milyon ton İnşaat ve Yıkım (C&D) atığı oluşmuştur, ancak binalardan kaynaklanan C&D atıklarının yalnızca %40'ı yeniden kullanılmakta veya geri dönüştürülmekte, dünya genelinde ise C&D atıklarının %35'i düzenli gömülmektedir. C&D atıklarının büyük bir yeniden kullanım ve geri dönüşüm potansiyeline sahip olduğunu anlamak hayati önem taşımaktadır (Guerra, B. C., vd., 2020). C&D atık üretimi, insan yapımı atıklar ve doğa yapımı atıklardan kaynaklanabilmektedir. İnsan yapımı kaynaklar, kamu işleri inşaat ve bakımı, bina inşaat işleri ve bina yenileme ve yıkım işleri olarak kabul edilebilir. C&D atıklarının doğa kaynaklı kaynakları ise deprem, sel, kasırga ve tsunami gibi doğal afetler olarak kabul edilebilir (Menegaki, M. & Damigos, D., 2018). İnşaat ve yıkım atıklarının yönetimi (C&DWM), inşaat sektörünün neden olduğu zararı azaltmak amacıyla dünya çapında araştırmalara konu olmuştur. Yapı Bilgi Modellemesi (BIM) son yıllarda giderek daha etkili ve kabul gören bir inşaat metodolojisi haline gelmiştir (Nikmehr, B., vd., 2021). BIM, bir binanın işlevsel ve fiziksel özelliklerinin dijital bir tasviri olarak tanımlanabilir (Kylili, A. & Fokaides, P. A., vd., 2015). Ulusal Yapı Bilimleri Enstitüsü'ne (2014) göre, bir BIM modeli, bir yapı hakkında yaşam döngüsü boyunca yapılan seçimler için güvenilir bir temel olarak güvenilebilecek bilgiler içeren paylaşılan bir bilgi kaynağıdır. BIM, enerji tasarruflu tasarımın bina yaşam döngüsü boyunca enerji kullanımının değerlendirilmesine entegre edilmesini sağlar. BIM teknolojilerinin Yaşam Döngüsü Değerlendirme metodolojisi ile birleştirilmesi, birçok akademisyene göre bina sektöründeki çevresel sonuçları analiz etmek için önerilen stratejilerden biridir (Najjar, M., vd., 2017). Bu tez, C&D atık malzemesi olarak betonun mevcut durumu üzerinden bir literatür taraması sunmaktadır. Yapısal eleman olarak kullanılan betonarme malzemenin yeniden kullanılabilirlik ve geri dönüştürülebilirlik potansiyelini, bina döngüsellik değerlendirmesi elde etmek için One Click LCA programı ile birlikte Autodesk Revit BIM programını kullanarak görselleştirerek anlamayı amaçlamaktadır. Çalışma, One Click LCA bina döngüsellik raporundan elde edilen sonuçlardan betonarme malzemenin yeniden kullanılabilirlik ve geri dönüştürülebilirlik durumuna ilişkin yorumlarla sonuçlanmaktadır. Temel amaç, seçilen yapi örneğinin betonarme malzemesi için yeniden kullanım, geri dönüşüm, düzenli depolama seçeneklerini karşılaştırmak ve yıkılıp yeniden inşa edilecek projeler için sürdürülebilir bir çözüm sunmaktır. Anahtar Kelimeler: Bina Döngüselliği, Betonarme, Atık Beton, Malzemenin Yeniden Kullanımı, Bina Bilgi Modellemesi (BIM).