Zirkel:Bau - Kreislaufgerechte Aufstockung mit Fokus auf eine Tragstruktur mit lösbaren Verbindungen

Abstract

In Anbetracht der steigenden Notwendigkeit nachhaltige Baupraktiken zu fördern, um den Ressourcenverbrauch zu minimieren, gewinnen ressourceneffiziente Bauweisen, die leicht demontierbar und wieder-/ weiterverwendbar sind, sowie Nachverdichtung statt Abriss zunehmend an Bedeutung. Aus diesem Grund liegt das Hauptziel der vorliegenden Arbeit auf der Entwicklung eines reversiblen Tragwerkskonzepts in Holzbauweise für eine innerstädtische Aufstockung mit dem Titel „Zirkel:Bau“ und Erläuterung von dessen Bedeutung im Kontext der Kreislaufwirtschaft und Ressourcenschonung im Baugewerbe. Die Planung eines ressourceneffizienten, kreislaufgerechten und nachhaltigen Gebäudes erfordert die Berücksichtigung zahlreicher Faktoren, die in dieser Arbeit ausführlich erläutert werden. Um den Fokus nicht zu weit zu streuen wird beim „Zirkel:Bau“ jedoch besonderer Wert auf den zerstörungsfreien Rückbau des Tragwerks und die Wiederverwendung der konstruktiven Holzbauteile gelegt. Im Vordergrund stehen die folgenden zwei Fragestellungen. Wie kann ein Holz-Tragsystem reversibel geplant werden? Wie kann das lösbare Holz-Tragsystem an einem konkreten Beispiel umgesetzt werden? Um die Forschungsfragen beantworten zu können werden potenzielle Herausforderungen, Einschränkungen und Anforderungen an wiederverwendbare Holzbauteile und deren Verbindungen analysiert. Außerdem werden Studien bzw. Referenzprojekte untersucht, die bereits erfolgreiche Anwendungen dieser Konzepte demonstrieren. Eine umfangreiche Recherche und Zusammenstellung der wichtigsten Punkte zum Thema Kreislaufwirtschaft im Baugewerbe dienen dabei als Basis. Anhand des angesammelten Wissens der Literaturrecherche wird schlussendlich der „Zirkel:Bau“ mit einem rückbaubaren Tragwerk entwickelt. Als zentrales Ergebnis der Analyse verschiedener Konzepte und Projekte, in denen reversible Verbindungen eine wesentliche Rolle spielen, sowie einer gründlichen Recherche zu den Prinzipien der Kreislaufwirtschaft, werden Konusdübel aus Kunstharzpressholz und Längsschubverbinder aus „BauBuche“ ausgewählt, um die Reversibilität des Tragwerks zu ermöglichen. Die Konusdübel, welche am t-lab der Technischen Universität Kaiserslautern entwickelt wurden, stellen die ausschlaggebenden Elemente für ein zerstörungsfrei rückbaubares Tragwerk, ein Holzskelettbau mit schubsteif verbundenen Hohlkastendeckenelementen, dar. Insgesamt repräsentieren diese sorgfältig gewählten Komponenten das Resultat einer durchdachten Gestaltung, die ökologische Nachhaltigkeit und strukturelle Effizienz gleichermaßen berücksichtigt und eine Wieder- bzw. Weiterverwendung der Bauteile ermöglicht. Die Veranschaulichung der lösbaren Verbindungsmethoden für das Tragwerk der Aufstockung „Zirkel:Bau“ soll als Impuls für die zukünftige Entwicklung und Umsetzung reversibler Tragwerkskonzepte dienen, um einen nachhaltigeren und ressourceneffizienteren Bauprozess zu fördern.

Given the growing need to promote sustainable building practices in order to minimize resource consumption, it is becoming increasingly important to use resource-efficient construction methods that are easily deconstructed and reused and/or recycled, as well as fostering densification instead of demolition. The main aim of the present work is therefore to showcase the development of a reversible structural concept using timber construction for increasing innercity building expansion, entitled “Zirkel:Bau” and to illustrate its significance in the context of a closed-loop economy and resource conservation in the construction industry.The planning of a resource-efficient, recyclable und sustainable building requires the consideration of numerous factors, which are discussed in detail in this work. To avoid spreading the focus too far, special emphasis is placed on “Zirkel:Baus” non-destructive dismantling of the load-bearing structure and on the reusability of the structural wooden components. The following two questions are of central importance: How can a wooden support system be planned reversibly? What is a practical example for implementing the detachable wooden support system? In order to answer these research questions, potential challenges, restrictions, and requirements for reusable wooden components and their connections are analyzed. In addition, studies and reference projects that have already successfully demonstrated the application of these concepts are examined. Extensive research and a compilation of the most important points on the topic of closed-loop economy in the construction industry serve as a basis for these investigations. Finally, based on an extensive literature research, “Zirkel:Bau” will be developed, featuring a supporting structure that can be deconstructed and reused. As a central result of the analysis of various concepts and projects in which reversible connections play an essential role as well as thorough research into the principles of the closed-loop economy, conical dowels made of synthetic resin pressed wood and longitudinal shear connectors made from “BauBuche” (hardwood laminated veneer lumber) were selected to enable the reversibility of the structure. The cone dowels, which were developed at the t-lab at the Technical University of Kaiserslautern, represent the crucial elements for a non-destructively dismantling structure consisting of a wooden frame construction with hollow box ceiling elements connected in a shear-resistant manner. Overall, these carefully selected components represent the result of a well-reasoned design that equally takes ecological sustainability and structural efficiency into account and allows for reuse and recycling of all components. The illustration of the detachable connection methods for the supporting structure of the extension of “Zirkel:Bau” is intended to serve as an impulse for the future development and implementation of reversible load-bearing concepts to foster a more sustainable and resource-efficient construction process.