Ressourceneffiziente Tragwerksplanung am Beispiel eines Dachgeschoßausbaues

Abstract

Die Bevölkerung wächst und beansprucht immer mehr Ressourcen, darunter Baurohstoffe, Grünflächen und andere Konsumgüter. Die Erderwärmung ist gegenwärtig und die Bedingungen zu Erfüllung der Klimaneutralität werden immer schwieriger. Um diesen Herausforderungen zu trot-zen, sind alternative Wege anzudenken. An den typischen Wiener Nachkriegsbauten zwischen den Jahren 1950 und 1970, wird gezeigt, wie die Verwendung von vorhandenen Ressourcen optimiert werden kann. Die serielle Nachverdichtung und das Bauen im Bestand gewinnen immer mehr an Bedeutung. Dabei sind die Synergieeffekte zu nutzen, die bei der thermischen Erneuerung des Gebäudes und der Aufstockung des Dachgeschoßes entstehen.Im Kapitel 1 wird zu den Themen der Klimakrise, dem Bevölkerungswachstum und dem Konsum recherchiert. Aus diesem Wissen heraus werden Problemstellungen formuliert und Synergieeffekte identifiziert. Im weiteren Verlauf der Arbeit wird auf die Möglichkeiten in der Trag-werksplanung eingegangen, um ein ressourceneffizientes Bauen zu erreichen. Der Zusammenhang zwischen gebauter Struktur, zur urbanen Dichte mit Bezug auf den Verbrauch von Rohstoffen wird dabei im Detail erläutert. Im Fokus steht die Bausubstanz, sowie die vertika-len und horizontalen Erschließungswege. Der Großteil der verbauten Materialien befindet sich in der Tragkonstruktion eines Gebäudes. Umso wichtiger ist es, mit diesen Massen sorgsam umzugehen. Die ganzheitliche Betrachtung ist dabei unumgänglich. Schwere Aufbauten oder massive Konstruktionen wirken sich negativ auf die Lastableitung und die darunter liegenden Geschoße aus. Der Aufwand für die Fundierung erhöht sich und der Ressourcenverbrauch steigt. Es sind leichte Baukonstruktionen und optimierte Strukturen notwendig.Es werden weitere Strategien anhand einer Literaturrecherche identifiziert und auf die The-mengebiete: Bauen im Bestand, Bauen im Übermaß, Ökobilanzierung, kreislauffähige Konstruktionen, optimierte Strukturen und die Vorfertigung von Bauteilen eingegrenzt. Ein Großteil der genannten Aspekte zielt darauf ab die Nutzung des Gebäudes und der Materialien zu verlängern. Die Emissionen, die durch den Bau der Strukturen entstehen, verteilen sich auf die Dauer und reduzieren langfristig die Einwirkungen auf die Umwelt. Die Voraussetzung hierfür ist, dass die Betriebsenergie des Gebäudes auf ein Minimum reduziert wird.Mit dem vorhandenen Wissensstand werden gebaute Beispiele untersucht und einer Analyse unterzogen. Die Stärken und Schwächen der ausgewählten Bauten sind im Rahmen der vorliegenden Diplomarbeit dargestellt. Diese Hypothesen werden anhand des Fallbeispiels geprüft und lie-fern die Antwort auf die Forschungsfrage.Im Werk gefertigte Holzmodule reduzieren den Baustellenaufwand und ermöglichen die serielle Sanierung der Nachkriegsbauten. Das Gebäude muss als vorhandene Ressource betrachtet werden, dabei ist der Hauptaspekt die Trennbarkeit der Konstruktionen. Weg von der Betrachtung in Abfallkategorien und hin zu der Verwendung der Bauten als Rohstoffzwischenlager. Der Materialzyklus darf nicht unterbrochen werden und die Wiederverwendung muss im Vordergrund stehen. Der flexible Grundriss ermöglicht eine individuelle Nutzung und verlängert den Gebäudezyklus. Die Ökobilanzierung der Außenwand zeigt in einem direkten Vergleich die ökologischen Vorteile zu einer konventionellen Bauweise.Das ausgearbeitete Fallbeispiel soll aufzeigen, welche Möglichkeiten und Werkzeuge genutzt werden können, um eine ressourceneffiziente Tragwerksplanung zu erreichen. Es liefert einen bewussten Denkanstoß für die Zukunft und den damit verbundenen Herausforderungen.

The population is growing and demanding more and more resources, including building raw materials, green spaces and other consumer goods. Global warming is present and the conditions for achieving climate neutrality are becoming increasingly difficult. Alternative ways to overcome these challenges need to be considered. Typical Viennese post-war buildings built between 1950 and 1970 are used to show how the use of resources can be optimised. Serial redensification and building in the existing structure are becoming more and more important. In this context, the synergy effects that result from the thermal renovation of the building and the conversion of an attic are to be used.In chapter 1, research is conducted on the topics of the climate crisis, population growth and consumption. Based on this knowledge, issues are formulated and synergy effects are identified. In the further course of the paper, the possibilities in structural design are discussed in order to achieve resource-efficient construction. The connection between built structure and urban density with regard to the consumption of raw materials is explained in detail. The focus is on the building fabric, as well as the vertical and horizontal access routes. Most of the materials used are found in the supporting structure of a building. This makes it all the more important to handle these masses with care. A holistic approach is essential. Heavy structures or massive constructions have a negative effect on load transfer and the floors below. The effort for the foundation increases and the consumption of resources rises. Lightweight building designs and optimised structures are necessary.Further strategies are identified on the basis of a literature research and are applied to the topics of: Building in Existing Structures, Building in Excess, Life Cycle Assessment, Recyclable Structures, Optimised Structures and Prefabrication of Building Components. A large part of the aspects mentioned aim to extend the use of the building and the materials. The emissions generated by the construction of the structures are distributed over time and reduce the impact on our environment in the long term. The condition for this is that the building's operating energy is reduced to a minimum.Using the available knowledge, built examples are analysed and subjected to an analysis. The strengths and weaknesses of the selected buildings are presented in this thesis. These hypotheses are tested on the basis of the case study and provide the answer to the research question.Timber modules manufactured in the factory reduce the construction site effort and enable the serial refurbishment of the post-war buildings. The building must be considered as an existing resource, with the main aspect being the separability of the constructions. Away from the consid-eration in waste categories and towards the use of the buildings as intermediate raw material storage. The material cycle should not be interrupted and the focus is on reuse. The flexible floor plan allows individual use and extends the building cycle. The life cycle assessment of the exterior wall reveals the ecological advantages in a direct comparison to a conventional construction method.The elaborated project aims to show which possibilities and tools can be used to achieve a resource-efficient structural design. It provides a conscious thought-provoking impulse for the future and the associated challenges.