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Development of a sustainable structural concept for the Maun Science Park

  • In Maun, Botswana, a self-sufficient, sustainable and future-oriented district will be created, the Maun Science Park. Within this project, several 5-8 storey smart homes shall be built in sustainable construction. The aim of this thesis is to develop a sustainable structural concept for those homes of the Maun Science Park. In a first step, the general basics for tall building structures and sustainable construction were established. Based on those fundamentals, criteria for the structural requirements, the ecological as well as the social sustainability of a structural design could be defined. Subsequently, four structural systems were drafted: a concrete core structure, a steel shear frame structure, a rammed earth shear wall structure and a wooden diagrid structure. In addition to the pre-dimensioning of the systems, a life cycle assessment was set up to evaluate the ecological sustainability of the designs. With the help of a utility value analysis, the wooden diagrid structure was determined as the preferred variant. The comparison of the designs also allows to draw general conclusions for the development of sustainable tall building structures. The results of the life cycle assessment show the advantage of wood as an ecological building material over industrially manufactured building materials, such as steel and concrete. Whereas rammed earth, a likewise ecological building material, is not convincing due to its low strength. In general, a balance is created in the life cycle assessment between ecological and industrially manufactured products in regard of strength and environmental impact. In terms of social sustainability, the design of the structure system can significantly influence the flexibility and use of local resources. However, due to the diversity of sustainable construction, the development of a structural system should be linked to an overarching sustainability concept that takes architecture and stakeholders into account.
  • In Maun, Botswana soll ein autarker, nachhaltiger und zukunftsorientierter Stadtteil entstehen, der Maun Science Park. Im Rahmen dieses Projektes sollen mehreren 5-8 stöckige smart homes in nachhaltiger Bauweise errichtet werden. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, ein nachhaltigen Tragwerkskonzept für die Gebäude des Maun Science Park zu entwickeln. Um dies zu erreichen wurden zu Beginn die allgemeinen Grundlagen für Hochhaustragwerke und zum Thema Nachhaltiges Bauen ermittelt. Basierend auf diesen Grundlagen konnten Kriterien für die strukturellen Anforderungen, die ökologische sowie die soziale Nachhaltigkeit des Tragwerkentwurfes definiert werden. Anschließend wurden vier Tragwerkssysteme entwickelt: eine Kerntragwerk aus Beton, eine ausgesteifte Stahlrahmen Konstruktion, eine Schubwand Konstruktion aus Stampflehm und eine Röhrentragwerk aus Holz. Hierbei wurde neben der Vorbemessung für die Tragwerke, eine Ökobilanz zur Bewertung der ökologischen Nachhaltigkeit der Entwürfe aufgestellt. Mithilfe einer Nutzwertanalyse konnte das Röhrentragwerk aus Holz als Vorzugsvariante ermittelt werden. Der Vergleich der Entwürfe lässt darüber hinaus allgemeine Schlüsse für die Entwicklung nachhaltiger Hochhaustragwerke zu. Die Ergebnisse der Ökobilanz zeigen den Vorteil von Holz als ökologisches Baumaterial im Gegensatz zu industriell gefertigten Bauprodukten wie Stahl und Beton. Stampflehm, ebenfalls ein ökologisches Baumaterial, kann hingegen aufgrund seiner geringen Festigkeit nicht überzeugen. Generell entsteht in der Ökobilanz ein Ausgleich zwischen ökologischen und industriell gefertigten Produkten in Bezug auf Festigkeit und Umweltauswirkungen. Im Hinblick auf die soziale Nachhaltigkeit kann die Gestaltung des Tragwerkes maßgeblich die Flexibilität und den Einsatz von lokalen Ressourcen beeinflussen. Aufgrund der Vielfältigkeit des Nachhaltigen Bauens sollte sich die Entwicklung eines Tragwerks an einem übergeordneten Nachhaltigkeitskonzept, welches Architektur und Zielgruppen berücksichtigt, orientieren.

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Metadaten
Author:Simon Erbe
URN:urn:nbn:de:bsz:kon4-opus4-28262
Advisor:Alexander Michalski, Michael Bühler
Document Type:Master's Thesis
Language:English
Year of Publication:2021
Granting Institution:HTWG Konstanz,Bauingenieurwesen (BI)
Date of final exam:2021/03/31
Release Date:2021/05/12
Tag:Life cycle assessment; Maun Science Park; Sustainable construction; Tall building structures
Page Number:XII, 116 S.
Institutes:Fakultät Bauingenieurwesen
Open Access?:Ja
Licence (German):License LogoCreative Commons - CC BY-NC-ND - Namensnennung - Nicht kommerziell - Keine Bearbeitungen 4.0 International