Automatisierte Bewertungsmethode für die ökologische Optimierung ausgewählter Deckentragsysteme : Parametrisierung und ökonomische Ansätze der tragenden Bauteile

Abstract

Es ist allgemein bekannt, dass die Baubranche durch das Realisieren und Nutzen von Gebäuden einen wesentlichen Einfluss auf die Umwelt und infolgedessen auf den Klimawandel nimmt. Um hierzu eine erhebliche Verbesserung zu erreichen und verlangte Klimaziele tatsächlich umsetzen zu können, sind zeitnahe wirkungsvolle Maßnahmen zu fokussieren. Der Schwerpunkt liegt bei der Reduzierung von, vor allem in der Herstellungsphase erzeugten, anthropogenen Emissionen und der Senkung von grauer Energie. Diese Vorkehrung wird beispielsweise durch eine frühzeitige und zweckdienliche Materialwahl tragender und nicht tragender Bauteile respektive gesamter Gebäude wirksam. Für eine derartige Gebäudeoptimierung während der Planungsphase ist das Erstellen eines materiellen Gebäudepasses ein effizienter Ansatz.. Dieser Gebäudepass umfasst eine qualitative und quantitative Dokumentation der Materialzusammensetzung des jeweiligen Bauteils bzw. Gebäudes. Anhand dieser Auswertung ist eine ökologische Optimierung der Baustoffwahl oder von Gebäudeteilen vor Beginn der Ausschreibung durchführbar. Für eine fortgeschrittene, nachhaltige Gebäudeplanung wird diese Vorgangsweise für Ingenieurinnen und Ingenieure in Planungsbüros zunehmend bedeutender. Die Diplomarbeit impliziert ökologische Optimierungspotentiale ausgewählter Geschoßdeckentragsysteme von Bürogebäuden, welche anhand eines erarbeiteten Anwendungstools festgestellt werden. Begleitet wurde die vorliegende Arbeit vom Institut für Architekturwissenschaften (ITI) und der DELTA Gruppe1 aus Wien. Mittels individueller Eingabe der Parameter durch den Benutzer, können anhand einer automatisierten Bewertungsmethode und unter Einhaltung festgelegter Rahmenbedingungen sowie statischer Nachweisführungen, die ökologischen Optimierungspotentiale erfasst und kritisch beurteilt werden. Es wurde ein Anwendungstool im Softwareprogramm Rhinoceros bzw. im Plug-in Grasshopper als „proof of concept“ modelliert. Ziel dieser algorithmischen Modellierung ist es, durch die manuelle Parametrisierung der Systemeigenschaften, Baustoffwahl und Bauteileigenschaften bzw. -abmessungen, eine quantitative Gegenüberstellung der Deckensysteme anhand eines Punktevergabesystems unter Berücksichtigung statisch erforderlicher Nachweisführungen herzustellen und in weiterer Folge zu analysieren. Mithilfe vorab definierter Rahmenbedingungen ist es möglich anhand der Bewertungsmethodik das beispielweise ökologisch günstigste System der angeführten Decken zu inter-pretieren. Darüber hinaus werden nach Eingabe aktueller Kostenrichtwerte die erwartenden Materialkosten angeführt. Die Diplomarbeit beinhaltet keine Untersuchung bauphysikalischer Eigenschaften, bautechnische Anforderungen betreffend Schallschutz, Brandschutz oder Wärmeschutz werden nicht berücksichtigt.

It is well known that the construction industry has a significant impact on the environment and, as a result, on climate change through the construction and use of buildings. In order to achieve a significant improvement in this respect, and to be able to implement the ambitious climate targets set by governments across the globe, timely and effective measures must be taken within the industry. The focus is on the reduction of anthropogenic emissions, mainly generated in the manufacturing phase, and the embodied energy of the buidling components. Achieving these necessary reductions is aided, for example, by an early and optimal choice of material for load-bearing and non-load-bearing components, or entire buildings. For such an optimization, creating a material certification during the planning phase is an efficient approach. This building pass includes qualitative and quantitative documentation of the material composition of the respective component or building. Based on this information, an ecological optimization of the choice of building materials or parts of the building can be carried out before the start of the tender. For advanced, sustainable building planning, this approach is becoming increasingly important for engineers in planning offices.This diploma thesis considers the ecological optimization potential of selected ceiling support systems of office buildings, which is determined using a developed application tool. This work was carried out in collaboration with the Institute for Architectural Sciences (ITI) and DELTA group, a planing company from Vienna, Austria. By means of individual input of the parameters by the user, the ecological optimization potential can be recorded and critically assessed using an automated evaluation method in compliance with defined basic conditions and static calculations. An application tool in the software program Rhinoceros, for example, in the plug-in Grasshopper, was modeled as "proof of conecpt". The aim of this algorithmic modeling is to produce and subsequently analyze a quantitative comparison of the ceiling systems, using a points based system, taking into account static calcuations, by manually characterising the system properties, choice of building materials and component properties and dimensions. For instance, with the help of previously defined framework conditions, it is possible to use the evaluation methodology to interpret the most ecologically favorable system of the ceilings considered for a construction project. In addition, entering of current cost benchmarks into the model allows for the expected material costs to be calculated.This diploma thesis does not contain any analysis of the physical properties and structural requirements of soundproofing, fire protection or thermal insulation.