Leicht Bauen mit Beton − was zuerst wie ein Paradoxon erscheint, ist der Titel des DFG-Schwerpunktprogramms (SPP) 1542 [2]. Das SPP wurde über zwei Förderperioden finanziert. Aufgrund zahlreicher Projektverlängerungen – der letzte mit Mitteln des SPP fi nanzierte Demonstrator wurde im Sommer 2021 fertiggestellt – erfolgt der Projektabschluss nun erst im März 2022. / Lightweight construction with concrete (in short: Concrete light) – what at first seems like a paradox is the title of the DFG Priority Programme (SPP) 1542 [2]. The SPP was funded over two grant periods. Due to numerous project extensions – the last SPP demonstrator was completed in summer 2021 – the project will now end in March 2022.

Detta arbete är en jämförelsestudie mellan tunga och lätta byggnader med avseende på värmetröghetens påverkan på energianvändning. Studien syftar sig även till att ta reda på uppfattningen samt användning av värmetröghet av olika yrkesroller inom byggbranschen. Då åsikterna och forskningen skiljer sig åt i branschen finns det inget direkt svar på hur mycket värmetröghet faktiskt påverkar energianvändningen. Då energi- och klimatkrisen är ett faktum i Sverige så måste energianvändningen samt klimatavtrycket som byggsektorn står för att minska, inte minst under produktion utan under hela livscykeln.  Studien ska besvara följande frågeställningar; hur använder och uppfattar olika aktörer i byggbranschen värmetröghet i tunga respektive lätta byggnader, hur skiljer sig energiförbrukningen i lätta respektive tunga byggnader för olika byggnadstyper? Värmetröghet är en byggnads förmåga att lagra värmen och är ett mått på dess termiska stabilitet. I denna studie är det följande byggnadstyper som undersöks: kontorsbyggnader och flerfamiljshus med tung och lätt stomme som är både välisolerad och dåligt isolerad. Studien började med en mindre litteraturgenomgång för att få en djupare och bredare förståelse för ämnet värmetröghet. Det två metoder som används under arbetet är semistrukturerade intervjuer och beräkningar i programmet BIM-Energy. Det har utförts sex intervjuer där yrkesrollerna varierade från konstruktör till affärsutvecklingschef. Intervjuerna varade i cirka 30 minuter och alla intervjuer följde samma intervjumall. I BIM-Energy modelleras åtta olika byggnader där fyra är kontor och fyra är flerfamiljshus. Av de fyra kontoren är två byggda i lätt konstruktion och två i tung konstruktion, desamma gäller för de fyra flerfamiljshusen. Kontoren och flerfamiljshusen konstruerades med en tung välisolerad byggnad samt en tung dåligt isolerad, detta gällde även för lätta konstruktionerna.  Värmetrögheten påverkade energianvändningen i kontorsbyggnaderna mer än i flerfamiljshusen. I kontoren minskade energianvändningen i alla modeller med en tung stomme jämfört med den lätta. I flerfamiljshusen minskade energianvändningen endast för den välisolerade tunga stommen och då var minskningen inte så markant. Kylbehovet minskade för de tungt konstruerade byggnaderna oavsett isoleringsmängd. Inomhustemperaturen varierade mindre för de tungt konstruerade byggnaderna än för de lätta.  Uppfattningen från de olika yrkesrollerna i byggbranschen var att värmetröghet i stommen inte påverkar energianvändningen markant och att ingen av de intervjuade använde det aktivt i sitt arbete. Slutsatsen blir då att byggbranschen inte använder värmetröghet vid dimensionering av stommar. För de beräknade resultatet blev slutsatsen att byggnadstypen är en viktig aspekt för att kunna använda värmetröghet i stommen på effektivt sätt för att minska energianvändningen. I detta fall är det kontor som är mer lämpade för det än flerfamiljshus. / This is a study comparing light and heavy buildings regarding the buildings thermal inertia and how that effects the energy use. The study also investigates the opinion and usage of thermal inertia from different professions in the building industry. The climate- and energy crisis is a fact in Sweden and the building sector needs to decrease its energy use and environmental footprint, not only in the construction face but the throughout the whole life cycle.  The two methods used in this study is semi-structured interviews and calculations in the program BIM-Energy. There were six interviews and the responders varied between building engineer and a business developing manger. The models consist of eight different buildings, four offices, were two are with heavy construction and two with light construction, with both high and low insolation. The other four buildings were modeled the same way, but the buildings area of use was apartments.  The results were that the energy consumption did decrease in the office buildings for the heavy construction compared to the light. The apartments did not significantly decrease in energy consumption and therefore the conclusion is that the usage of the building is an important factor in making a building use less energy with thermal inertia. The results from the interviews were that they did not use thermal inertia when dimensioning the buildings, but thermal inertia did decrease the energy consumption, but the amount of decrease was not agreed upon. The conclusion is that the building sector have different perception about how much the thermal inertia does affect the energy usage but also that the building sector does not use it when dimensioning a building.

[pt] A presente tese trata de técnicas de baixo custo econômico, acessíveis à população e adequadas ao emprego de materiais que possam ser utilizados em seu estado natural, com pouco beneficiamento. O bambu, a terra crua e as fibras e resinas vegetais, são basicamente os materiais utilizados. Primeiramente foram realizados e testados objetos experimentais para funcionar como elementos de vedações, de cobertura, de sobrecobertura, de proteção externa – brise-soleil e arcos estruturais. Em seguida descreve o aperfeiçoamento de processos de encapsulamento do bambu em desenvolvimento no Laboratório de Investigação Livre Desenho da PUC-Rio. Dando continuidade ao trabalho sobre essas técnicas construtivas, a partir da manipulação de uma determinada bolha de sabão, foi elaborada uma série de modelos experimentais mecânicos e virtuais para uma sala multiuso de 7,70m x 6,00m de base, com altura de 3,20m, feita de fitas de bambu, mantas de barro cru, fibras e resinas vegetais. Na geometria destes modelos, paredes e cobertura se fundem em uma superfície contínua, com duas camadas superpostas, espaçadas e interligadas, formando uma casca que se apoia em toda a extensão do seu perímetro. A seguir, foi feita uma construção em escala real em que fitas de bambu descreviam a geometria base da bolha para testarmos de maneira não instrumentalizada possibilidades de montagem e desmontagem e os índices de resistência devidos ao particular formato da bolha. Finalmente, baseado neste último experimento, são apresentadas soluções gerais inovadoras para o conforto higrotérmico em climas tropicais úmidos que substituem a estratégia da inércia térmica dos materiais espessos e pesados pela leveza de uma dupla casca estrutural que abriga câmaras de ar ventiladas em seu interior. / [en] This thesis studies low cost building techniques that are accessible to a wide range of population groups and are suitable for the use of materials in their natural state with little or no processing. The materials used are basically bamboo, raw earth and vegetable fibers and resins. First a series of tests were carried out with experimental objects to assess suitability for use as sealants, covering, outer covering and external protection – brise –soleil panels and structural arches. Following this, we describe the perfecting of the bamboo coating process in progress the Free Design Laboratory of Rio’s Catholic University. Building on these construction techniques, inspired by the manipulation of a soap bubble a series of experimental mechanical and virtual models were elaborated for a multi-use space measuring 7.7m by 6m at the base with a height of 3.2m, made of bamboo tapes, with a raw earth, fiber and resin covering. In the geometry of these models the walls and covering are a continuous surface with two layers one on another, separated but interconnected. In this way the outer wall is formed which extends over and is supported by the entire perimeter of the structure. The following step was to make a full scale construction in which bamboo tapes were used to form the geometric shape of the base of the bubble in order to do practical tests of the possibilities of assembly and disassembly of such a structure. Tests were also done on the resistance factors afforded by the singular bubble format. Finally, based on the previous experiment we present innovative solutions to the problem of hygrothermic comfort in humid tropical climates which substitute the thermal inertia strategy of thick, heavy building materials with the lightness of a double outer layer that holds ventilated air chambers between these layers.

Der Demonstrator für das SPP 1542 sollte die Erkenntnisse der Teilprojekte „Querschnittsadaption für stabförmige Druckbauteile“ und „Leichte Deckentragwerke aus geschichteten Hochleistungsbetonen“ aufgreifen und widerspiegeln. Zudem sollte ein Tragwerk verwendet werden, dessen Kraftfluss für jeden Betrachter deutlich erkennbar ist und dessen Erscheinung dem Prinzip form follows force folgt. Da das Deutschen Museum in München im Zuge der Modernisierung zukunftsfähigen Innovationen mehr Raum bieten möchte, ergab sich die Möglichkeit, eine Ausstellungsbrücke in der Abteilung Brückenbau zu errichten. Das Deutsche Museum zählt zu den weltweit anerkanntesten Institutionen für Naturwissenschaft und Technik und gehört mit jährlich ca. 1,5 Millionen Besuchern zu den meistbesuchten Museen in Deutschland [1]. Für den Demonstrator steht ein ca. 9,5 m langer und ca. 2,0 m tiefer Bereich zwischen zwei Wänden zur Verfügung. Die Ausstellungsbrücke sollte in einer Höhe von ca. 3,50 m installiert werden, um diese sowohl von unten als auch von der in gleicher Höhe benachbarten Besucherbrücke von Jörg Schlaich [2] betrachten zu können. [Aus. Einleitung] / The demonstrator for SPP 1542 should take into account and reflect the findings of the SPP projects “Cross-section adaptation for bar-shaped compression components” and “Lightweight floor structures made of layered high-performance concretes”. In addition, a structure was to be designed where the flow of force is clearly recognisable to any observer from the external shape and whose design follows the principle of form follows force. Since the Deutsches Museum in Munich wants to of er more space to future-oriented innovations in the course of modernisation, the opportunity came up to erect an exhibition bridge in the bridge construction department. The Deutsches Museum is one of the world’s most renowned institutions for natural science and technology and, with around 1.5 million visitors a year, one of the most visited museums in Germany [1]. An area approx. 9.5 m long and approx. 2.0 m deep between two walls was available for the demonstrator. The exhibition bridge was to be installed at a height of approx. 3.50 m so that it could be viewed from below as well as from the neighbouring visitor bridge by Jörg Schlaich [2] at the same height. [Off: Introduction]