مدل ارزيابي طرح معماري نما با پوشش سنگ طبيعي به منظور پيش‌بيني عمر مفيد آن

دكتري تخصصي

در دهه‌هاي اخير، مطالعات و استانداردهاي بين‌المللي متعددي با هدف ارائه روش‌هايي براي ارزيابي دوام ساختمان‌ها به‌علاوه پيش‌بيني عمر مفيد آن‌ها مطرح شده است. چرا كه پيش‌بيني عمر مفيد ساختمان‌ها و اجزا آن‌ها اهميت فوق‌العاده‌اي براي مفهوم محيط زيست پايدار دارد و استفاده معقولانه‌تر از منابع را ممكن مي‌سازد. از طرفي نماي خارجي به عنوان جزئي از پوسته ساختمان و بيروني‌ترين لايه آن است كه بيشتر در معرض عوامل فرسايش مي‌گيرد، بنابراين بيشتر مستعد آسيب است. همچنين مطالعات انجام شده در زمينه عمر مفيد نماهاي با پوشش سنگ طبيعي نشان مي‌دهد كه از ميان عوامل مؤثر در بروز آسيب‌هاي مختلف در قطعات سنگي و يا سيستم اتصال سنگ به نما، خطاها و تصميمات اشتباه مرحله طراحي به طور مستقيم يا غيرمستقيم، تأثيرگذار است. از اين رو، اين پژوهش يك مدل ارزيابي طرح معماري نماهاي با پوشش سنگ طبيعي ارائه مي‌كند كه ميتواند به عنوان ابزار پشتيبان به طراح در دستيابي به طرح بهينه نما با حداكثر ميزان عمر مفيد، ياري رساند. در اين راستا اين رساله در چهار گام اصلي تعريف شده است. در گام اول، با هدف دستيابي به تعاريف و مباني مورد نياز فرآيند پژوهش، به بررسي متون تخصصي و تحقيقات صورت‌گرفته قبلي پرداخته و با استفاده از راهبرد استدلال منطقي در گام داوري، چارچوب فني، نظري و مفهومي رساله، استخراج شده است. سپس در گام دوم، به منظور گردآوري داده‌هاي مورد نياز پژوهش، از راهبرد تجربي از نوع طرح پس از وقوع و ابزار مشاهده استفاده شده است. در گام سوم تحقيق، با هدف شناسايي متغيرهاي اصلي براي مدل پيش‌بيني عمر مفيد، ابتدا شاخص عددي فرسايش براي هر نمونه، محاسبه و سپس با استفاده از آزمون‌هاي آماري، نسبت به تعيين متغيرهايي كه رابطه معناداري با متغير وابسته دارند، اقدام مي‌گردد. در گام پاياني پژوهش، با استفاده از مؤلفه‌هاي تعيين شده در مرحله قبل، مدل نهايي براي پيش‌بيني عمر مفيد پوشش سنگ طبيعي نما ارائه مي‌شود ودر پايان، اعتبار خروجي‌هاي مدل پيشنهادي بر اساس شاخص‌هاي آماري مورد سنجش قرار گرفته و حساسيت، صراحت و دقت آن مورد ارزيابي واقع شده است. در تحقيق حاضر، داده‌هاي مربوط به 507 نماي با پوشش سنگ طبيعي در دو شهر تهران (ايران) و ليسبون (پرتغال) در دو بخش 1) مشخصات ساختمان و نماي مربوطه و 2) نوع و وسعت آسيب‌هاي پوشش نما، جمع‌آوري شده و سپس شاخص عددي شدت فرسايش ( ) براي هر نمونه، محاسبه گرديده است. با استفاده از برازش منحني در نمودار پراكندگي و حل معادله منحني فرسايش مربوطه، نسبت بين عمر مفيد تخميني و عمر مفيد مرجع براي تمامي ويژگي‌هاي مورد مطالعه به دست آمده است. اين نسبت به طراحان اين امكان را مي‌دهد كه تأثير منفي شرايط محيطي و ويژگي‌هايي از پوشش نما كه انتخاب آن‌ها در اختيار آن‌ها نيست را با استفاده از ويژگي‌هاي قابل تغيير، به منظور بهبود عملكرد نما در طول چرخه حياتش، كنترل نمايند. از ميان كل داده‌هاي گردآوري شده در اين پژوهش، داده‌هاي حاصل از برداشت 365 نمونه داراي پوشش سنگ طبيعي اجرا شده با سيستم مستقيم در دو شهر تهران (162 نمونه) و ليسبون (203 نمونه) شامل 8 ويژگي: شهر محل قرارگيري ساختمان، جنس سنگ، رنگ سنگ، ابعاد قطعه سنگ (مساحت آن)، نوع بافت سطح سنگ، محل قرارگيري پوشش سنگي بر روي نما، جهت جغرافيايي نما و سن نما به عنوان داده‌هاي ورودي مدل نهايي انتخاب گرديد و با استفاده از آزمون‌هاي آماري معنادار بودن رابطه آن‌ها با متغير وابسته (شدت فرسايش) و همچنين بررسي عدم وجود هم‌خطي بين آن‌ها، مورد سنجش قرار گرفته است. در مرحله آخر، مدل فازي مبتني بر سيستم استنتاج عصبي- فازي تطبيقي (ANFIS) براي پيش‌بيني عمر مفيد نماهاي با پوشش سنگ طبيعي اجرا شده با سيستم مستقيم به كار گرفته شد و به منظور بهينه كردن مدل پيشنهادي، از الگوريتم تكاملي تراكم ذرات (PSO) استفاده گرديد كه بررسي نتايج به دست آمده، نشان از عملكرد بهتر آن نسبت به مدل اوليه دارد. نتايج اعتبارسنجي مدل پيشنهادي نشان مي‌دهد كه خطاي آن به طرز چشمگيري كاهش يافته و همچنين همبستگي مدل با داده‌هاي مورد مطالعه، نشان از عملكرد مطلوب آن نسبت به مدل‌هاي ارائه شده در مطالعات مشابه دارد. از طرف ديگر، با توجه به ميانگين درصد خطاي مطلق (MAPE)، مدل نهايي تحقيق حاضر، در دسته مدل‌هاي پيش‌بيني با قابليت پيش‌بيني‌كنندگي بسيار خوب قرار مي‌گيرد و محاسبه دقت، حساسيت، و صراحت مدل پيشنهادي، نشان از قابليت طبقه‌بندي مطلوب آن و همچنين نزديك‌تر بودن خروجي‌هاي آن با واقعيت دارد. با در نظر گرفتن اين نكته كه همه متغيرهاي 8 گانه مورد استفاده در مدل پيشنهادي، در مرحله طراحي نما قابل دسترس بوده و بجز جهت جغرافيايي، سن نما و شهر، توسط طراح تعيين مي‌گردد، اين مدل با در نظر گرفتن تأثير متقابل همه آن‌ها، شدت فرسايش پوشش سنگي نما را محاسبه مي‌كند. بنابراين اين امكان براي طراح فراهم مي‌شود كه زمان رسيدن خاتمه عمر مفيد نماي با پوشش سنگي طراحي شده را در مرحله طراحي پيش‌بيني كرده و تأثيرات متغيرهاي مختلف بر روي افزايش يا كاهش آن را ارزيابي كند. در واقع، اين مدل در واقع يك ابزار كمك طراح است كه فارغ از آگاهي معماران از دانش عمر مفيد، به آن‌ها اين امكان را مي‌دهد كه با اعمال اصلاحات در مشخصات پوشش نما، از آثار نامطلوب عوامل محيطي و كالبدي، جلوگيري و پتانسيل مضاعفي جهت افزايش طول عمر مفيد نما فراهم نمايند. واژه‌هاي كليدي: پوشش سنگ طبيعي نما، پيش‌بيني عمر مفيد، روند فرسايش، منطق فازي.

190797

دانشگاه علم و صنعت ايران

پروفسور جورج دي بريتو - دكتر رحمان فرنوش

معماري

دكتر احمد اخلاصي - دكتر سيد باقر حسيني