Masterarbeit, 2023, CC BY-NC-ND 4.0 International Betreuung: Helmut Dietrich u. Manuel Vogler Abstract Gebäude aus Holz, besonders mehrgeschossige, werden von Bauträgern oft aus Kostengründen abgelehnt und stattdessen Massivbauten errichtet. Um Holzbauten attraktiver zu machen, ist es erforderlich, die Kosten bei der Erstellung zu verringern. Ein Ansatz ist die Standardisierung von Bauteilen, welche sich in einem Gebäude wiederholen. Elemente mit hohem Wiederholungsfaktor sind dabei Zwischendecken von Bürogebäuden. In dieser Arbeit wird für diese Zwischendecken ein optimiertes Tragsystem gesucht, welches alle physikalischen Anforderungen einhält und zusätzlich möglichst ressourceneffizient ist. Es werden drei verschiedene Systeme (Massivholzdecke, Rippendecke und Hohlkastendecke) für die Spannweite von 7,5 m untersucht. Die Randbedingungen für die Decke wie zB die Brandschutz- und Schwingungsanforderungen sowie die bauphysikalischen Kriterien wurden anhand eines Bürogebäudes definiert. Dabei ist zu beachten, dass die entwickelten Elemente nicht ausschließlich auf die Büronutzung beschränkt sind, sondern eine Anpassung an die spezifischen Randbedingungen anderer Nutzungen erfordern. Für die Auswertung der Geometrievariationen wurde die Nachweiskette so programmiert, dass eine Auswertung verschiedener Abstände und Rippengeometrien möglich ist. Werden die Nachweise einer vorgegebenen Geometrie eingehalten, wird die Querschnittsfläche berechnet und mit den weiteren Geometrien verglichen. Somit ergibt sich je Tragsystem der ressourceneffizienteste Rippenabstand bei gegebener Breite sowie Höhe der Rippe. In der Berechnung erweist sich vorwiegend der Schwingungsnachweis und der Nachweis der Durchbiegung als maßgebend. Beide Nachweise können direkt auf die Steifigkeit der Decke zurückgeführt werden, sodass das Ziel ist, möglichst viel Steifigkeit bei geringem Materialverbrauch zu erlangen. Die Auswertung der Ergebnisse zeigt, dass sich dafür der Hohlkastenquerschnitt am besten eignet. Durch die starre Verleimung einer oberen und unteren Brettsperrholzplatte ergibt sich unter Berücksichtigung der effektiv mitwirkenden Breite ein I-Querschnitt, welcher in Bezug auf den Materialverbrauch das größte Trägheitsmoment aufweist. Eine weiterführende Forschung für die Entwicklung der standardisierten Deckenelemente könnte eine betriebswirtschaftliche Betrachtung des Fertigungsprozesses sein. Da neben dem Materialverbrauch auch die Fertigungszeit, sowie die verwendeten Maschinen und Materialien eine Rolle für das optimale Deckenelement spielen.

Masterthesis, 2023, CC BY-NC-ND 4.0 International Supervision: Helmut Dietrich & Manuel Vogler Abstract Buildings made of wood, especially multi-storey ones, are often rejected by developers for cost reasons and solid buildings are built instead. To make wooden buildings more attractive, it is necessary to reduce the costs of construction. One approach is the standardization of components that are repeated in a building. Elements with a high repetition factor are ceilings in office buildings. In this work, an optimized structural system is searched for these ceilings, which meets all physical requirements and is also as resource efficient as possible. Three different systems (solid wood ceiling, ribbed ceiling, and hollow box ceiling) for a span of 7.5 m are investigated. The boundary conditions for the ceiling, such as the fire protection requirements, the dynamic requirements, and the thermal and physical requirements, were defined based on an office building. However, this does not exclude the elements developed for other uses but requires a comparison with the requirements of the respective use. For the evaluation of the geometry variations, the verification chain was programmed in such a way that an evaluation of different distances and rib geometries is possible. If the verifications of a given geometry are met, the cross-sectional area is calculated and compared with the other geometries. This results in the most resource- efficient rib spacing per system for a given width as well as height of the rib. In the calculation, the dynamic check and the deflection check are mainly decisive. Both verifications can be directly traced back to the stiffness of the slab, so that the objective is to achieve as much stiffness as possible with low material consumption. The evaluation of the results shows that the hollow box cross-section is best suited for this purpose. The rigid gluing of an upper and lower cross-laminated timber slab, considering the effective width, results in an I-cross- section, which has the highest moment of inertia in terms of material consumption. Further research for the development of the standardized ceiling elements could be an economic consideration of the manufacturing process. In addition to the material consumption, the production time and the machines and materials used also play a role in determining the optimum ceiling element.

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