Structural Evaluation and Life Cycl

Structural Evaluation and Life Cycle Assessment of a Transparent Composite Facade System
Using Biofiber Composites and Recyclable Polymers
By
Kyoung-Hee Kim
Co-Chairs: Harry Giles and Richard E. Robertson

A composite façade system concept was developed at the University of Michigan by Professor Harry Giles that considered the use of various transparent and composite materials in building construction. Particular aspects of this transparent composite façade system (TCFS) were investigated in this dissertation and involved the use of recyclable polymers and biofiber composites. This dissertation addresses research questions related to structural and environmental performance of the transparent composite façade system (TCFS) compared to a glass curtain wall system (GCWS). In order to better understand the context for the TCFS and establish performance evaluation methods, an extensive literature review was conducted focusing on material performance, structural

performance requirements, life cycle assessment (LCA) techniques, composite panel principles, product surveys and building codes. Structural design criteria were established for the TCFS with respect to the strength and stiffness requirements of the International Building Code (IBC). A new testing frame was fabricated and installed at the architectural department of the University of Michigan to conduct static and impact tests in accordance with Safety Performance Specifications and Methods of Test (ANSI Z97.1). Initial static tests were carried out to measure bending stiffness of TCFS specimens in order to compare the results with theoretical predictions. Impact tests were also carried out to examine whether TCFS specimens conformed to the safety glazing criteria specified in ANSI Z97.1. In addition, a comparative LCA of a TCFS and a GCWS was performed on each system to assess their respective environmental implications.
Structural testing results indicated that the bending stiffness according to simple beam theory is in agreement with measured stiffness under two-edge supported conditions. Impact tests demonstrated that TCFS specimens satisfy the Class B of the safety glazing requirements of ANSI Z97.1. Comparative LCA results showed that the total life cycle energy of the TCFS was estimated to be 93% of that of the uncoated GCWS and the total emission of kg CO2 equivalent for the TCFS was determined as 89% of the uncoated GCWS. The impact associated with transportation and the end-of- life management was estimated to be insignificant in this study.

Kết quả (Việt) 1:

Cấu trúc thẩm định và đánh giá vòng đời của một hệ thống minh bạch hợp mặtSử dụng vật liệu composite Biofiber và tái chế các polymeBởiKyoung-Hee KimGhế Đồng: Harry Giles và Richard E. RobertsonMột khái niệm hệ thống hỗn hợp mặt tiền do giáo sư Harry Giles đó xem xét việc sử dụng các vật liệu khác nhau của minh bạch và tổng hợp trong xây dựng phát triển tại Đại học Michigan. Các khía cạnh cụ thể của hệ thống này trong suốt hỗn hợp mặt hàng tiền (TCFS) đã được nghiên cứu trong luận án này và tham gia vào việc sử dụng tái chế các polyme và vật liệu tổng hợp biofiber. Luận án này địa chỉ các câu hỏi nghiên cứu liên quan đến cấu trúc và môi trường hoạt động của hệ thống mặt tiền tổng hợp minh bạch (TCFS) so với một hệ thống tường kính rèm (GCWS). Để hiểu rõ bối cảnh cho các TCFS hơn và thiết lập các phương pháp đánh giá hiệu suất, một sự xem xét mở rộng văn học được tiến hành tập trung vào hiệu suất vật chất, kết cấu yêu cầu thực hiện, cuộc sống cycle assessment (LCA) kỹ thuật, bảng tổng hợp nguyên tắc, khảo sát sản phẩm và mã xây dựng. Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu đã được thiết lập cho TCFS đối với các yêu cầu sức mạnh và độ cứng của mã xây dựng quốc tế (IBC). Một khung mới thử nghiệm được chế tạo và cài đặt tại cục kiến trúc của trường đại học Michigan, để tiến hành tĩnh và tác động đến các xét nghiệm phù hợp với thông số kỹ thuật hiệu quả an toàn và phương pháp thử nghiệm (ANSI Z97.1). Thử nghiệm tĩnh ban đầu đã được thực hiện để đo độ cứng uốn TCFS mẫu vật để so sánh kết quả với các lý thuyết dự đoán. Thử nghiệm tác động được cũng tiến hành kiểm tra cho dù mẫu vật TCFS phù hợp với sự an toàn mạ tiêu chí quy định tại ANSI Z97.1. Ngoài ra, một LCA so sánh của một TCFS và GCWS một được thực hiện trên mỗi hệ thống để đánh giá tác động môi trường tương ứng của họ.Cấu trúc các kết quả thử nghiệm chỉ ra rằng độ cứng uốn theo lý thuyết đơn giản chùm là trong thỏa thuận với đo độ cứng theo hai cạnh điều kiện được hỗ trợ. Tác động xét nghiệm chứng minh TCFS mẫu vật đáp ứng Class B an toàn mạ yêu cầu ANSI Z97.1. So sánh LCA kết quả cho thấy rằng tất cả cuộc sống chu trình năng lượng của các TCFS được ước tính là 93% của GCWS couche và phát thải tổng số kg CO2 tương đương cho các TCFS đã được xác định là 89% GCWS couche. Tác động liên quan đến giao thông vận tải và quản lý cuối cùng của cuộc sống được ước tính là không đáng kể trong nghiên cứu này.

Kết quả (Việt) 2:

Kết cấu Thẩm định và Đánh giá vòng đời của một Transparent composite Hệ thống mặt tiền
Sử dụng Biofiber Composites và Polyme tái chế
bởi
Kyoung-Hee Kim
Đồng chủ tịch: Harry Giles và Richard E. Robertson

Một khái niệm hệ thống mặt tiền hợp đã được phát triển tại Đại học Michigan bởi Giáo sư Harry Giles mà xem xét việc sử dụng các loại vật liệu trong suốt và composite trong xây dựng công trình. Khía cạnh cụ thể của hệ thống mặt tiền hợp minh bạch này (TCFS) đã được nghiên cứu trong luận án này và tham gia vào việc sử dụng các polyme tái chế và vật liệu tổng hợp biofiber. Luận án này giải quyết vấn đề nghiên cứu liên quan đến thực hiện cơ cấu và môi trường của các hệ thống mặt tiền tổng hợp trong suốt (TCFS) so với một hệ thống vách kính (GCWS). Để hiểu rõ hơn về bối cảnh cho TCFS và xây dựng phương pháp đánh giá hiệu quả, một nghiên cứu tài liệu mở rộng được tiến hành tập trung vào hiệu suất nguyên liệu, kết cấu

yêu cầu thực hiện, kỹ thuật đánh giá vòng đời (LCA), nguyên tắc composite panel, khảo sát sản phẩm và tiêu chuẩn xây dựng. Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu đã được thành lập cho TCFS đối với các yêu cầu sức mạnh và độ cứng của Luật Xây dựng Quốc tế (IBC) với. Một khung thử nghiệm mới đã được chế tạo và lắp đặt tại các bộ phận kiến trúc của Đại học Michigan tiến hành kiểm tra tĩnh và tác động phù hợp với thông số kỹ thuật Hiệu suất an toàn và phương pháp thử (ANSI Z97.1). Kiểm tra tĩnh ban đầu đã được thực hiện để đo độ cứng uốn của mẫu vật TCFS để so sánh kết quả với dự đoán lý thuyết. Kiểm tra tác động cũng được thực hiện để kiểm tra xem mẫu TCFS phù hợp với việc lắp kính an toàn quy định trong ANSI Z97.1. Ngoài ra, một LCA so sánh của một TCFS và một GCWS được thực hiện trên mỗi hệ thống để đánh giá tác động môi trường của mình.
Kết quả thử nghiệm cấu chỉ ra rằng độ cứng uốn theo lý thuyết dầm đơn giản là trong thỏa thuận với độ cứng đo dưới hỗ trợ hai cạnh điều kiện. Kiểm tra tác động chứng minh rằng mẫu vật TCFS đáp ứng Class B trong những yêu cầu lắp kính an toàn của ANSI Z97.1. Kết quả LCA so sánh cho thấy, tổng năng lượng chu kỳ cuộc sống của TCFS được ước tính là 93% so với các GCWS tráng và tổng phát thải của kg CO2 tương đương cho các TCFS đã được xác định là 89% của GCWS tráng. Các tác động liên quan đến vận chuyển và quản lý cuộc sống cuối of- được ước tính là không đáng kể trong nghiên cứu này.