Von der Neugierde zur Innovation

Von der Neugierde zur Innovation

Forschung und Entwicklung bei Fast + Epp

Gibt es einen besseren Weg?

Neugierde ist Teil unserer DNA. Die Fragen nach einem geeigneteren Material, einer nachhaltigeren Option und neuen kreativen Ansätzen sind unsere täglichen Begleiter. Unser Ziel: neue Wege des Bauens entdecken und zugänglich machen. Dafür nehmen wir in unserer eigenen Forschungsabteilung an Forschungsprojekten teil und pflegen die Verbindung zu den bedeutenden Universitäten in Darmstadt und Stuttgart.

Unsere aktuellen Themenvorschläge für Master-Thesen

Holzskelettbauweise – Verschiedene Aussteifungssysteme im Vergleich

Master- oder Projektarbeit

Bearbeitungszeitraum: ab sofort, spätester Beginn Ende Januar 2024

In den letzten Jahrzehnten hat sich der Ingenieurholzbau rasant weiterentwickelt. Weitgespannte Tragwerke und mehrgeschossige Wohn- und Bürogebäude bis über die Hochhausgrenze hinaus aus Holz sind mittlerweile weit verbreitet. Hierbei steht die zukünftige Nutzung von Holz in enger Verbindung mit den Zielen des Klimaschutzes und dem Erhalt der Biodiversität.

Auch wenn bei immer mehr Gebäuden auf Stützen, Balken und Decken aus Holz gesetzt wird, so wird für die Aussteifung in den meisten Fällen noch auf Betonwände und -kerne zurückgegriffen. Im Rahmen einer Masterarbeit (-projekt) sollen verschiedene Aussteifungssysteme untersucht und verglichen werden. Dazu zählen z.B. klassische Kerne aus Betonwänden, aussteifende Brettsperrholzwände oder Türme in Stahlbauweise. Zusätzlich sollen Deckenscheiben aus Brettsperrholz und anderen Holz(-verbund) -Bauteilen untersucht werden.

Folgende Punkte könnten Bestandteil der Ausarbeitung sein:

  • Recherche zu den in Deutschland anzusetzenden Horizontallasten
    • Wind
    • Erdbeben
    • Imperfektion
  • Vergleich verschiedener Methoden zur Bemessung eines Aussteifungssystems
  • Ermittlung und Vergleich der Steifigkeiten und Tragfähigkeiten verschiedener Aussteifungssysteme inklusive der Verbindungsdetails
    • Betonkerne in Ortbetonbauweise
    • Aussteifende Brettsperrholzwände und -decken
    • Stahltürme mit Auskreuzungen
    • etc.
  • Erstellung eines Leitfadens zur Anwendung und richtigen Modellierung der Untersuchungsergebnisse für unterschiedliche Holzbau-Projekte

Master-Thesis zum Thema Verwendung reziproker Tragwerke für Industriehallen

Industriehallen werden typischerweise im Stahlbau mit Rahmen oder im Holzbau mit Fachwerkbindern oder Dreigelenkrahmen hergestellt. Dazu werden einachsig spannende Elemente parallel in Querrichtung der Halle angeordnet. Die biegesteifen Rahmenecken bzw. die Fachwerkknoten sind hierbei komplizierte Verbindungen.

Im Gegensatz hierzu besteht ein reziprokes Dachtragwerk aus einem System von kurzen Einfeldträgern, die sich gegenseitig stützen. Ein reziprokes Tragsystem ist vor allem für den Holzbau vorteilhaft, da es gänzlich ohne biegesteife Verbindungen auskommt. Die Träger werden in der Mitte oder ihren Drittelspunkten von einem anderen Träger belastet und tragen sich wiederum über zwei andere Träger ab. Die Einfeldträger können entsprechend des Momentenverlaufs gevoutet sein, eine Fischbauchform haben oder mit Seilen unterspannt werden. Die Querschnittsgrößen lassen sich gezielt der statischen Notwendigkeit anpassen, um einen ressourcenschonenden Materialeinsatz sicherzustellen.

Die Anordnung der Träger muss nicht zwingend rechtwinklig sein. Es sind verschiedene Muster denkbar, die einen großen gestalterischen Spielraum lassen. Optisch wirken die miteinander verwobenen Träger wie ein Teppich. Oberlichter oder Sheds lassen sich in das Dachmuster integrieren.

Mit reziproken Dachtragwerken können gestalterisch hochwertige und zugleich effiziente Lösungen umgesetzt werden. Ziel der Thesis ist es, reziproke Tragwerke als innovative und nachhaltige Dachkonstruktion für Industriehallen im Holzbau zu untersuchen und weiterzuentwickeln. Neben einer parametrischen Untersuchung unterschiedlicher Raster sollen auch verschiedene Laubhölzer als mögliche Materialien geprüft werden. Einfache Anschlussdetails sollen ein flexibel gestaltbares Dachsystem ermöglichen.

Das Ingenieurbüro Fast + Epp befindet sich in der Rosa-Parks-Straße 4 in Darmstadt. Die Bearbeitung der Aufgabenstellung kann nach Absprache teilweise im Büro erfolgen.

Holzskelettbauweise – Anschlusskonzepte und deren Grenzen

Master-, Bachelor- oder Projektarbeit

Bearbeitungszeitraum: ab sofort, spätester Beginn Ende Januar 2024

In den letzten Jahrzehnten hat sich der Ingenieurholzbau rasant weiterentwickelt. Weitgespannte Tragwerke und mehrgeschossige Wohn- und Bürogebäude bis über die Hochhausgrenze hinaus aus Holz sind mittlerweile weit verbreitet. Hierbei steht die zukünftige Nutzung von Holz in enger Verbindung mit den Zielen des Klimaschutzes und dem Erhalt der Biodiversität, weshalb eine Rückbaubarkeit der einzelnen Bauteile und der Einsatz von verschiedenen Holzarten (Laub- und Nadelholz) immer wichtiger wird. Hochwertige und zuverlässige Verbindungen sind die Grundvoraussetzung für diese Entwicklungen.

Im Rahmen einer Bachelor- oder Masterarbeit (-projekt) werden verschiedene Verbindungen in der Skelettbauweise untersucht. Folgende Punkte könnten im Laufe der Ausarbeitung bearbeitet werden:

  • Recherche zu typischen Verbindungen im Holzbau
    • Schwerpunkt liegt hierbei auf Verbindungen bis R90
    • Anwendung bei Laubhölzern
  • Kontakt zu verschiedenen Herstellern und Holzbauern herstellen
  • Entwerfen und Bemessen von eigenen Details
  • Bewertung der Ergebnisse und Grenzermittlung der Details
  • Erstellen eines „Kataloges“ für die Verbindungen

Repräsentative Lebenszykluskostenanalyse am Beispiel eines Wohngebäudes in Skelettbauweise aus Laubholz

Bachelor- oder Masterarbeit

Mit steigendem Flächenbedarf pro Kopf und unter Berücksichtigung des demografischen Wandels in Deutschland sind zukünftige Anforderungen an den Wohnungsbau nur schwer abzuschätzen. Gleichzeitig entstehen über 50% des anfallenden Abfalls in Deutschland beim Bauen und beim Abbruch von Gebäuden. Die Notwendigkeit nach rückbaubaren und nachhaltigen Systemen rückt somit immer weiter in den Vordergrund. Die Skelettbauweise ermöglicht sowohl eine flexible Grundrissgestaltung als auch eine rückbaubare Konstruktion. Da im Skelettbau hohe Lasten auftreten, ist der Einsatz von Laubholz eine Möglichkeit, um diese Lasten aufzunehmen. Gleichzeitig kann der gesteigerte Einsatz von Holz als Baustoff helfen die globalen Klimaziele zu erreichen und den Bausektor nachhaltiger und umweltschonender machen.

  • Recherche zu Materialkosten und Transportkosten
  • Variantenuntersuchung
    • eines Beispielgebäudes aus Laubholz vs. Nadelholz
    • eines Beispielgebäudes aus in Holzskelettbauweise und Massivskelettbauweise
  • Untersuchung der Eingangsparameter einer Lebenszykluskostenanalyse, z.B.:
    • Sind 50 Jahre ein passender Lebenszyklus für die Skelettbauweise aus Laubholz?
    • Welche Kosten bei der Ver- und Entsorgung ändern sich bei einem Gebäude aus Holz im Vergleich zu mineralischen Baustoffen?
    • Wie hoch ist der Einfluss der einzelnen Kostengruppen im Lebenszyklus eines Gebäudes?
    • Welche Rolle spielen CO2-Folgekosten?

Ihr Ansprechpartner

Christian Rosenkranz

Teamleiter

+49 6151 660860