This study presents a conceptual design process for one-way reinforced concrete slabs cast over Textile Reinforced Concrete (TRC) Stay-in-Place (SiP) formwork elements, aiming at the minimization of the composite slab cost satisfying Ultimate Limit State (ULS) and Serviceability Limit State (SLS) design criteria. The thin-walled TRC element is considered to participate in the structural behaviour of the composite slab. This distinct function of the TRC element (as formwork and as a part of a composite element) distinguishes the design procedure into two States: a Temporary and a Permanent one. Design parameters such as the type of the textile reinforcement (material), the geometry of the TRC cross-section, the flexural strength of the fine-grained concrete in the TRC element and the compressive strength of the cast in-situ concrete are considered as the main optimization variables.

Die vorliegende Bachelorarbeit untersucht die Thematik der Vorfertigung im Holzbau und zielt darauf ab, einen umfassenden Einblick zu der Entwicklung, den Praktiken, den Herausforderungen und Potentialen zu geben. Angesichts des steigenden Fachkräftemangels sowie der wachsenden Nachfrage nach bezahlbarem, qualitativ hochwertigem Wohnraum stellt die Produktion im Werk eine entscheidende Komponente für die zukünftige Entwicklung der Bauindustrie dar. Dabei wird die Integration von automatisierten Lösungen und Robotik thematisiert. Das Ziel dieser Arbeit besteht darin, die Möglichkeiten und Herausforderungen der Integration solcher Systeme zu untersuchen und Handlungsempfehlungen für die Umsetzung in Werkhallen abzuleiten. Um einen ausgewogenen Überblick zu gewährleisten, basiert die Untersuchung auf einer Analyse der traditionellen Vorfertigung und deren Limitation. Dabei werden zusätzlich automatisierte Technologien berücksichtigt. Ein Hauptaugenmerk liegt darauf, wie Robotik in diesem Kontext den Produktionsprozess optimieren kann. Im Zuge dieser Analyse werden Vorteile wie Effizienzsteigerung, Produktivität, Präzision und Ressourcenmanagement sowie potenzielle Herausforderungen in Bezug auf eine hohe Anfangsinvestition, Schulungsbedarf und Flexibilitätseinschränkungen herausgestellt. Die wichtigsten Erkenntnisse, aus der Quellenarbeit und den Experteninterviews, zeigen die wachsende Bedeutung der Integration von Robotik in der Vorfertigung im Holzbau und verdeutlichen die Notwendigkeit weiterer Forschung und Entwicklung in diesem Bereich. Die vorliegende Arbeit legt einen Grundstein für das Verständnis der Vorfertigungsprozesse, die Integrationsmöglichkeit verschiedener Technologien und fördert das Verständnis der Potenziale und Herausforderungen, die mit der Nutzung dieser Technologien einher gehen. ...:1 Einleitung 2 Theoretische Grundlagen der Vorfertigung 2.1 Vorfertigung 2.1.1 Begriffsdefinitionen 2.1.2 Intention und Voraussetzungen der Vorfertigung 2.1.3 Vor- und Nachteile des Bauens mit vorgefertigten Elementen 2.1.4 Kritische Gegenüberstellung zur konventionellen Produktion 2.2 Automatisierung und Digitalisierung im Kontext 2.2.1 Begriffsabgrenzung 2.2.2 Notwendigkeit des Ausbaus der Vorproduktion im Holzbau 2.2.3 Analyse der aktuellen Vorproduktionsprozesse in der Werkhalle 3 Effizienzsteigerung durch Prozessanalysen und Automatisierung 3.1 Identifizierung von Engpässen und Schwachstellen 3.2 Einsatz moderner Technologien und Maschinen 3.2.1 Fertigungsform 3.2.2 Materialzuführung 3.2.3 Varianten des Aufbaus 3.3 Automatisierung – Chancen und Herausforderungen 4 Der robotergestützte Ansatz in der Werksfertigung des Holzbaus 4.1 Einführung in den robotergestützten Ansatz 4.1.1 Grundprinzipien 4.1.2 Aufbau 4.1.3 Konvertierung der Daten 4.1.4 Varianten des Aufbaus 4.1.5 Auswahl des passenden Roboters 4.2 Vor- und Nachteile des robotergestützten Ansatzes 4.3 Anwendungsbeispiel 5 Ergebnisse der Untersuchung 5.1 Gegenüberstellung der Fertigungsmethoden 5.2 Handlungsempfehlung für die Integration in Werkshallen 6 Zusammenfassung und Ausblick Ehrenwörtliche Erklärung Literaturverzeichnis Online - Quellen Abbildungsverzeichnis Anhang / This bachelor thesis explores the topic of prefabrication in timber construction and aims to provide a comprehensive insight into the development, practices, challenges and potentials. In view of the increasing shortage of skilled workers and the growing demand for affordable, high-quality housing, factory production is a crucial component for the future development of the construction industry. The integration of automated solutions and robotics will be addressed. The aim of this work is to investigate the possibilities and challenges of integrating such systems and to derive recommendations for action for implementation in factory buildings. To ensure a balanced overview, the study is based on an analysis of traditional prefabrication and its limitations. Automated technologies are also taken into account. A main focus is on how robotics can optimise the production process in this context. In the course of this analysis, benefits such as increased efficiency, productivity, precision and resource management are highlighted, as well as potential challenges in terms of high initial investment, training needs and flexibility limitations.The main findings from the source work and the expert interviews show the growing importance of the integration of robotics in prefabrication in timber construction and highlight the need for further research and development in this area. This thesis lays a foundation for understanding the prefabrication processes, the integration possibilities of different technologies and promotes the understanding of the potentials and challenges associated with the use of these technologies. The work emphasises the importance of further research and implementation of robotics in prefabrication to ensure the competitiveness and sustainability of the timber construction industry and to drive innovative advances.:1 Einleitung 2 Theoretische Grundlagen der Vorfertigung 2.1 Vorfertigung 2.1.1 Begriffsdefinitionen 2.1.2 Intention und Voraussetzungen der Vorfertigung 2.1.3 Vor- und Nachteile des Bauens mit vorgefertigten Elementen 2.1.4 Kritische Gegenüberstellung zur konventionellen Produktion 2.2 Automatisierung und Digitalisierung im Kontext 2.2.1 Begriffsabgrenzung 2.2.2 Notwendigkeit des Ausbaus der Vorproduktion im Holzbau 2.2.3 Analyse der aktuellen Vorproduktionsprozesse in der Werkhalle 3 Effizienzsteigerung durch Prozessanalysen und Automatisierung 3.1 Identifizierung von Engpässen und Schwachstellen 3.2 Einsatz moderner Technologien und Maschinen 3.2.1 Fertigungsform 3.2.2 Materialzuführung 3.2.3 Varianten des Aufbaus 3.3 Automatisierung – Chancen und Herausforderungen 4 Der robotergestützte Ansatz in der Werksfertigung des Holzbaus 4.1 Einführung in den robotergestützten Ansatz 4.1.1 Grundprinzipien 4.1.2 Aufbau 4.1.3 Konvertierung der Daten 4.1.4 Varianten des Aufbaus 4.1.5 Auswahl des passenden Roboters 4.2 Vor- und Nachteile des robotergestützten Ansatzes 4.3 Anwendungsbeispiel 5 Ergebnisse der Untersuchung 5.1 Gegenüberstellung der Fertigungsmethoden 5.2 Handlungsempfehlung für die Integration in Werkshallen 6 Zusammenfassung und Ausblick Ehrenwörtliche Erklärung Literaturverzeichnis Online - Quellen Abbildungsverzeichnis Anhang

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Grande parte das moradias brasileiras apresenta coberturas inadequadas, conforme indicação de pesquisa sobre o deficit habitacional. A carpintaria dessas coberturas necessita de mão de obra qualificada e materiais de custos elevados, porém, na maioria dos casos ainda hoje utiliza processo construtivo artesanal. O objetivo deste trabalho é identificar quais as condições necessárias para viabilizar a produção de sistemas de cobertura adotando o processo de préfabricação com madeiras de florestas plantadas, em contextos com precariedades, como nos casos dos assentamentos rurais. Os estudos se concentraram em dois assentamentos rurais; no primeiro, Assentamento Rural Pirituba II no município de Itapeva - SP, foi desenvolvido o sistema de cobertura VLP (vigas laminadas pregadas) e empregado em 35 moradias; no segundo, Assentamento Rural Sepé Tiaraju localizado no município de Serra Azul - SP, foi desenvolvido o sistema de cobertura Painéis pré-fabricados e empregado em 67 moradias. A estratégia adotada para a coleta de dados do produto e do processo aconteceu ao longo da cadeia de produção dos sistemas de cobertura, começando pelo desenvolvimento do projeto, passando pela realidade social do assentamento até a aplicação das propostas em cada assentamento. O desenvolvimento e escolha da proposta elaborada utilizam o processo participativo com envolvimento direto das famílias em todo o processo. Os resultados obtidos permitem concluir que ambos os sistemas de cobertura pré-fabricados atendem às condições necessárias na redução de custos com materais e mão de obra melhorando a qualidade de acabamento dos sistemas de cobertura mesmo trabalhando em situações com precariedade de infraestrutura. A relevância da pesquisa está no fato de agregar valores não comuns às coberturas das habitações rurais possibilitando a replicação dos princípios adotados em situações semelhantes, mesmo que em contextos diferentes, demonstrando que a pré-fabricação com o processo participativo podem ser alternativas viáveis para comunidades organizadas. / There are many Brazilian houses with inadequate roofs, as indicated by research on the housing deficit. The traditional build-up roofs require skilled labor and expensive materials, made in a handmade construction process. The objective of this research is to identify the necessary conditions to enable the production of roof systems by adopting the pre-fabrication with soft-wood from reforestations, to be applied in precarious situations, such as are found in rural settlements. The studies focused on two rural settlements. At the first, in the Pirituba II (Itapeva SP, Brazil), it was designed the roof system NLB (nailed laminated beams) which covered 35 houses. In another context, the Sepé Tiaraju, located in the municipality of Serra Azul SP (Brazil), it was designed the roof system in prefabricated wood panels, applied in 67 houses. The strategy for collecting data about the product and the process occurred throughout the production chain of roofing systems, starting with the participatory design, through the found social reality, to implementation of proposals in each rural settlement. The development and selection of the proposed solutions counted with the direct involvement of the families throughout the process. With the results it is concluded that both prefabricated roof systems meet the conditions of cost reductions of materials and labor, improving the quality of the finish of the roof system, even when working in situations with precarious infrastructure. The relevance of this research is to add not common value to the roof of rural housing, enabling the replication of the principles in similar situations and demonstrating that the prefabrication and participatory design can be viable alternatives to organized communities.

Essa pesquisa trata da obra do Arquiteto João Filgueiras Lima- Lelé (1934-2014) produzida em Salvador durante as duas gestões do Prefeito Mário de Mello Kertész (1979-81 e 1986-88). O interesse de tal recorte se dá pela contribuição do arquiteto no campo da pré-fabricação para a arquitetura pública, que abrange tanto edificações de uso institucional quanto equipamentos públicos, espaços livres, mobiliário e infraestrutura urbana, em sua destacada atuação na cidade. A investigação buscou lançar luz sobre sua trajetória, desde a formação no Rio de Janeiro até a experiência em Brasília, de maneira a compreender a interação entre aspectos construtivos e projetuais e seu desdobramento em construções industrializadas na escala urbana. Ainda, procurou-se compreender a relação entre seus projetos para Salvador e uma cultura urbanística local, a partir da lógica sistêmica e unidade conceitual e produtiva do arquiteto. Foi identificado um conjunto de peças de planejamento urbano e mecanismos de financiamento a que se remetem os projetos de Lelé, evidenciando tanto suas correspondências quanto as inovações propostas pelo arquiteto. Por fim, tratou-se de evidenciar a relação entre planejamento e projeto em Salvador a partir do conhecimento de sua experiência em Abadiânia-GO, onde desenvolveu conceitualmente uma proposta de planejamento urbano que abrangia tanto projetos arquitetônicos quanto um plano de desenvolvimento socioeconômico - ratificando seu trânsito entre diferentes escalas e a importância do seu legado na intersecção de arquitetura e urbanismo. / This research deals with the work of the Architect João Filgueiras Lima- Lelé (1934-2014) developed in Salvador during the two terms ofMayor Mario de Mello Kertész (1979-81 and 1986-88). The interest of such selection lays on the architect\'s contribution in the prefabrication field for public architecture, covering both institutional buildings and public facilities, from open spaces to furniture and urban infrastructure, under his outstanding performance in the city. The study aimed to shed light on its history, from his instruction in Rio de Janeiro to the experience in Brasília, in order to understand the interaction between constructive and projective aspects and its impacts on industrialized constructions in urban scale. Still, it aimed to understand the relationship between his projects to Salvador and a local urban culture, from the systemic logic and conceptual-productive unity in his work. It was identified a set of urban planning pieces and financing mechanisms related to the projects by Lelé, demonstrating both their matches as the innovations proposed by the architect. Finally, it intended to highlight the relationship between planning and design in Salvador from the knowledge produced in Abadiânia-GO, where he conceptually developed an urban planning proposal covering both architectural projects as a socioeconomic development plan - confirming its transit among different scales and the importance of his legacy at the intersection of architecture and urbanism.

Essa pesquisa trata da obra do Arquiteto João Filgueiras Lima- Lelé (1934-2014) produzida em Salvador durante as duas gestões do Prefeito Mário de Mello Kertész (1979-81 e 1986-88). O interesse de tal recorte se dá pela contribuição do arquiteto no campo da pré-fabricação para a arquitetura pública, que abrange tanto edificações de uso institucional quanto equipamentos públicos, espaços livres, mobiliário e infraestrutura urbana, em sua destacada atuação na cidade. A investigação buscou lançar luz sobre sua trajetória, desde a formação no Rio de Janeiro até a experiência em Brasília, de maneira a compreender a interação entre aspectos construtivos e projetuais e seu desdobramento em construções industrializadas na escala urbana. Ainda, procurou-se compreender a relação entre seus projetos para Salvador e uma cultura urbanística local, a partir da lógica sistêmica e unidade conceitual e produtiva do arquiteto. Foi identificado um conjunto de peças de planejamento urbano e mecanismos de financiamento a que se remetem os projetos de Lelé, evidenciando tanto suas correspondências quanto as inovações propostas pelo arquiteto. Por fim, tratou-se de evidenciar a relação entre planejamento e projeto em Salvador a partir do conhecimento de sua experiência em Abadiânia-GO, onde desenvolveu conceitualmente uma proposta de planejamento urbano que abrangia tanto projetos arquitetônicos quanto um plano de desenvolvimento socioeconômico - ratificando seu trânsito entre diferentes escalas e a importância do seu legado na intersecção de arquitetura e urbanismo. / This research deals with the work of the Architect João Filgueiras Lima- Lelé (1934-2014) developed in Salvador during the two terms ofMayor Mario de Mello Kertész (1979-81 and 1986-88). The interest of such selection lays on the architect\'s contribution in the prefabrication field for public architecture, covering both institutional buildings and public facilities, from open spaces to furniture and urban infrastructure, under his outstanding performance in the city. The study aimed to shed light on its history, from his instruction in Rio de Janeiro to the experience in Brasília, in order to understand the interaction between constructive and projective aspects and its impacts on industrialized constructions in urban scale. Still, it aimed to understand the relationship between his projects to Salvador and a local urban culture, from the systemic logic and conceptual-productive unity in his work. It was identified a set of urban planning pieces and financing mechanisms related to the projects by Lelé, demonstrating both their matches as the innovations proposed by the architect. Finally, it intended to highlight the relationship between planning and design in Salvador from the knowledge produced in Abadiânia-GO, where he conceptually developed an urban planning proposal covering both architectural projects as a socioeconomic development plan - confirming its transit among different scales and the importance of his legacy at the intersection of architecture and urbanism.

A pré-fabricação na arquitetura ainda costuma ser associada à monotonia, repetição, rigidez, e, sobretudo, impossibilidade de participação dos usuários na concepção do produto. Em contraponto a essas associações, dentro de um contexto de expansão global dos sistemas industrializados destinados à construção civil, esse trabalho se propõe a investigar distintas maneiras de aplicar métodos pré-fabricados ao projeto arquitetônico. Faz-se aqui uma análise de três diferentes lógicas de seriação e 5 exibilização utilizadas na produção industrial: o Sistema Fechado, o Sistema Aberto e o Sistema Flexibilizado, buscando-se identi6 car as formas de cada um relacionar-se com o exercício de projeto e em que resultam ou poderiam resultar as diferentes lógicas de seriação e individualização. Objetivando-se identi6 car os fatores que conferem identidade aos projetos face ao emprego de métodos construtivos pré-fabricados, adotou-se, para estudos de caso, a arquitetura de moradia. Tipologia essa que apresenta as relações de maior con5 ito entre individualização e produção seriada. / Prefabrication in architecture is still associated to boredom, repetition, in5 exibility and, mainly, to an impossibility of having users’ participation in the product design. As a counterweight to these associations, within a context of global development of industrialized systems in urban construction, this dissertation proposes an investigation of different ways to apply prefabricated methods to architectural project. Here I do an analysis of three different approaches to serialization and 5 exibilization used in the industrial production: the Closed System, the Open System and the Flexibilized System, trying to identify the way in which each system relates to the execution of the project. I also look at possible results of these different approaches to serialization and individualization. Aiming at specifying the elements which grant identity to the project in terms of the employment of prefabricated building methods, we adopted the housing architecture as case study, since this kind of architecture is the one which presents the biggest con5 icting relations between individualization and serialized production.

A pré-fabricação na arquitetura ainda costuma ser associada à monotonia, repetição, rigidez, e, sobretudo, impossibilidade de participação dos usuários na concepção do produto. Em contraponto a essas associações, dentro de um contexto de expansão global dos sistemas industrializados destinados à construção civil, esse trabalho se propõe a investigar distintas maneiras de aplicar métodos pré-fabricados ao projeto arquitetônico. Faz-se aqui uma análise de três diferentes lógicas de seriação e 5 exibilização utilizadas na produção industrial: o Sistema Fechado, o Sistema Aberto e o Sistema Flexibilizado, buscando-se identi6 car as formas de cada um relacionar-se com o exercício de projeto e em que resultam ou poderiam resultar as diferentes lógicas de seriação e individualização. Objetivando-se identi6 car os fatores que conferem identidade aos projetos face ao emprego de métodos construtivos pré-fabricados, adotou-se, para estudos de caso, a arquitetura de moradia. Tipologia essa que apresenta as relações de maior con5 ito entre individualização e produção seriada. / Prefabrication in architecture is still associated to boredom, repetition, in5 exibility and, mainly, to an impossibility of having users’ participation in the product design. As a counterweight to these associations, within a context of global development of industrialized systems in urban construction, this dissertation proposes an investigation of different ways to apply prefabricated methods to architectural project. Here I do an analysis of three different approaches to serialization and 5 exibilization used in the industrial production: the Closed System, the Open System and the Flexibilized System, trying to identify the way in which each system relates to the execution of the project. I also look at possible results of these different approaches to serialization and individualization. Aiming at specifying the elements which grant identity to the project in terms of the employment of prefabricated building methods, we adopted the housing architecture as case study, since this kind of architecture is the one which presents the biggest con5 icting relations between individualization and serialized production.

A pré-fabricação na arquitetura ainda costuma ser associada à monotonia, repetição, rigidez, e, sobretudo, impossibilidade de participação dos usuários na concepção do produto. Em contraponto a essas associações, dentro de um contexto de expansão global dos sistemas industrializados destinados à construção civil, esse trabalho se propõe a investigar distintas maneiras de aplicar métodos pré-fabricados ao projeto arquitetônico. Faz-se aqui uma análise de três diferentes lógicas de seriação e 5 exibilização utilizadas na produção industrial: o Sistema Fechado, o Sistema Aberto e o Sistema Flexibilizado, buscando-se identi6 car as formas de cada um relacionar-se com o exercício de projeto e em que resultam ou poderiam resultar as diferentes lógicas de seriação e individualização. Objetivando-se identi6 car os fatores que conferem identidade aos projetos face ao emprego de métodos construtivos pré-fabricados, adotou-se, para estudos de caso, a arquitetura de moradia. Tipologia essa que apresenta as relações de maior con5 ito entre individualização e produção seriada. / Prefabrication in architecture is still associated to boredom, repetition, in5 exibility and, mainly, to an impossibility of having users’ participation in the product design. As a counterweight to these associations, within a context of global development of industrialized systems in urban construction, this dissertation proposes an investigation of different ways to apply prefabricated methods to architectural project. Here I do an analysis of three different approaches to serialization and 5 exibilization used in the industrial production: the Closed System, the Open System and the Flexibilized System, trying to identify the way in which each system relates to the execution of the project. I also look at possible results of these different approaches to serialization and individualization. Aiming at specifying the elements which grant identity to the project in terms of the employment of prefabricated building methods, we adopted the housing architecture as case study, since this kind of architecture is the one which presents the biggest con5 icting relations between individualization and serialized production.

Grande parte das moradias brasileiras apresenta coberturas inadequadas, conforme indicação de pesquisa sobre o deficit habitacional. A carpintaria dessas coberturas necessita de mão de obra qualificada e materiais de custos elevados, porém, na maioria dos casos ainda hoje utiliza processo construtivo artesanal. O objetivo deste trabalho é identificar quais as condições necessárias para viabilizar a produção de sistemas de cobertura adotando o processo de préfabricação com madeiras de florestas plantadas, em contextos com precariedades, como nos casos dos assentamentos rurais. Os estudos se concentraram em dois assentamentos rurais; no primeiro, Assentamento Rural Pirituba II no município de Itapeva - SP, foi desenvolvido o sistema de cobertura VLP (vigas laminadas pregadas) e empregado em 35 moradias; no segundo, Assentamento Rural Sepé Tiaraju localizado no município de Serra Azul - SP, foi desenvolvido o sistema de cobertura Painéis pré-fabricados e empregado em 67 moradias. A estratégia adotada para a coleta de dados do produto e do processo aconteceu ao longo da cadeia de produção dos sistemas de cobertura, começando pelo desenvolvimento do projeto, passando pela realidade social do assentamento até a aplicação das propostas em cada assentamento. O desenvolvimento e escolha da proposta elaborada utilizam o processo participativo com envolvimento direto das famílias em todo o processo. Os resultados obtidos permitem concluir que ambos os sistemas de cobertura pré-fabricados atendem às condições necessárias na redução de custos com materais e mão de obra melhorando a qualidade de acabamento dos sistemas de cobertura mesmo trabalhando em situações com precariedade de infraestrutura. A relevância da pesquisa está no fato de agregar valores não comuns às coberturas das habitações rurais possibilitando a replicação dos princípios adotados em situações semelhantes, mesmo que em contextos diferentes, demonstrando que a pré-fabricação com o processo participativo podem ser alternativas viáveis para comunidades organizadas. / There are many Brazilian houses with inadequate roofs, as indicated by research on the housing deficit. The traditional build-up roofs require skilled labor and expensive materials, made in a handmade construction process. The objective of this research is to identify the necessary conditions to enable the production of roof systems by adopting the pre-fabrication with soft-wood from reforestations, to be applied in precarious situations, such as are found in rural settlements. The studies focused on two rural settlements. At the first, in the Pirituba II (Itapeva SP, Brazil), it was designed the roof system NLB (nailed laminated beams) which covered 35 houses. In another context, the Sepé Tiaraju, located in the municipality of Serra Azul SP (Brazil), it was designed the roof system in prefabricated wood panels, applied in 67 houses. The strategy for collecting data about the product and the process occurred throughout the production chain of roofing systems, starting with the participatory design, through the found social reality, to implementation of proposals in each rural settlement. The development and selection of the proposed solutions counted with the direct involvement of the families throughout the process. With the results it is concluded that both prefabricated roof systems meet the conditions of cost reductions of materials and labor, improving the quality of the finish of the roof system, even when working in situations with precarious infrastructure. The relevance of this research is to add not common value to the roof of rural housing, enabling the replication of the principles in similar situations and demonstrating that the prefabrication and participatory design can be viable alternatives to organized communities.