Ressourceneffiziente Holz-Beton-Verbund-Decken zum Einsatz bei Holzhochhäusern

Abstract

In der heutigen Zeit steigt das Bestreben nach „nachhaltigem Bauen“ immer mehr. Durch diesen Trend rücken zusätzlich zu den ökonomischen auch die ökologischen Faktoren immer weiter in den Fokus des sozialen Interesses, wodurch der Einsatz von heimischen Hölzern auch für tragende Komponenten im Hochhausbau in Ballungsräumen verstärkt wird. Diese Anwendung bringt zusätzlich zu den statischen Kriterien auch eine Reihe hoher Anforderungen in den Bereichen Brandschutz, Schallschutz, Schwingungsreduzierung, etc. mit sich. Im Zuge dieser Diplomarbeit soll eine Holz-Beton-Verbund-Decke entwickelt werden, die zum Einsatz bei Holzhochhäusern für den Bürobetrieb im urbanen Raum geeignet ist. Dabei sollen Spannweiten zwischen 8 und 12 Metern abgedeckt werden und als Holzkomponente der Hochleistungs-Holzwerkstoff Furnierschichtholz (LVL - Laminated Veneer Lumber) eingesetzt werden. Zu Beginn werden die hohen konstruktiven Anforderungen an tragende Bauteile im Holzhochhausbau aus den gültigen Richtlinien und Normen recherchiert und Überlegungen zur bestmöglichen Umsetzung mit Hilfe der Holz-Beton-Verbund-Technologie angestellt. Anhand des definierten Anforderungsprofils wird eine Parameterstudie durchgeführt, mit dem Ziel eine ressourceneffiziente Lösung für die untersuchten Spannweiten zu finden. Dabei wird die Ressourceneffizienz im Sinne der Gesamtheit untersucht, d.h. die Konstruktion, die Konstellation der Materialen und die Bauweise werden betrachtet. Um die statische Bemessung im Zuge der Parameterstudie möglichst realitätsgetreu auszuführen, werden experimentelle Untersuchungen in Form von Kleinteile-Scherversuchen durchgeführt. Dabei werden Werte für die Tragfähigkeit und das Verschiebemodul für den nachgiebigen Verbund zwischen Furnierschichtholz und Beton mittels stiftförmigen Verbindungsmittel eruiert. Diese dienen als Eingangsparameter für die statische Bemessung der Holz-Beton-Verbund-Decke. Zum Schluss wird eine Vergleichsstudie zwischen den ermittelten Lösungsvarianten für die Spannweiten 8 bis 12 Meter durchgeführt und die im Zuge der Arbeit erlangten Erkenntnisse und Ergebnisse diskutiert und kritisch betrachtet.

Nowadays the desire for "sustainable building" is increasing more and more. Besides economic factors, the environment is therefore becoming more relevant to the social conscience. Local wood is also increasingly being used in load-bearing components in high-rise buildings in urban areas. In addition to the static criteria, this practice brings with it a number of stringent requirements, such as fire protection, sound insulation, vibration reduction, etc. This thesis aims to develop timber-concrete composite floors for use in timber high-rise buildings for office purposes in urban areas. Spans between 8-12 meters will be covered and used as wooden components of the high-performance material laminated veneer lumber LVL. First, the high structural requirements for load-bearing components in timber high-rise buildings will be researched using the valid guidelines and standards. Thereafter, considerations will be made to find the best possible implementation with the help of timber-concrete composite technology. Based on the defined requirement profile, a parameter study will be done with the aim of finding a resource-efficient solution for the examined spans of the ceiling. This process will investigate the resource efficiency in terms of the construction of the cross-sectional dimensions, the constellation of the materials and the method of construction. In order to perform the static design as part of the parameter study, as realistically as possible, experimental investigations will be carried out in the form of shear tests. The idea is to get values for the load capacity and the module of displacement for the composite between laminated veneer lumber and concrete connected by bolt-shaped connecting means. These values are used as input parameters for the static design of the timber-concrete composite floors. Finally, a comparative study is done for the different solution variants of the investigated span-range from 8 to 12 meters. To conclude, the findings and results are discussed and considered critically.