Kreislauffähigkeitspotential von Holzhausbauten in Theorie und Praxis : Bauteilfügung, Datenmodelle und technische Grundlagen

Abstract

Um dem hohen Ressourcenverbrauch in der Baubranche entgegenzuwirken, ist es essenziell, kreislaufwirtschaftliche Konzepte für einen verantwortungsvollen Umgang mit gebrauchten Materialien und Konstruktionen zu entwickeln. Dabei spielt sowohl das Bauen mit wiederverwendeten Bauteilen als auch das Bauen im Bestand eine zentrale Rolle. Beide Ansätze setzen auf die Nutzung vorhandener Ressourcen, anstatt fortwährend auf neue Baumaterialien (und lineares Wirtschaften) zurückzugreifen.Vorgefertigte Wohngebäude in Systembauweise existieren in Österreich seit mehr als einem Jahrhundert. Diese Gebäude bieten eine vergleichsweise kostengünstige Möglichkeit für Einfamilienhäuser (bzw. auch kleine Mehrfamilienhäuser) auf Grund der teilautomatisierten Fertigungsprozesse. Die Fertighausbranche ist in Österreich geprägt von kleinen und mittelständischen Unternehmen, denen zum Teil aber eine hohe Innovationsleistung bescheinigt werden kann. Diese Gebäude müssen nach österreichischen Standards eine Lebensdauer von 100 Jahren (oder mehr) aufweisen. Dies übersteigt die durchschnittliche Nutzungsdauer von 30 bis 50 Jahren im Rahmen üblicher Familienstrukturen deutlich und zeigt rein aus dieser Perspektive das Potential des nachstehend beschriebenen Ansatzes. Diese Arbeit untersucht anhand theoretischer Überlegungen und praktischer Ansätze (an bestehenden Fertighäusern), wie die Wiederverwendung bzw. Kreislaufführung von modularen Holzfertigteilen an Ende des ersten Nutzungszyklus aussehen kann. Für diese Bestrebungen sind klare Informationen über bestehende Bauteile von größter Wichtigkeit. Zu diesem Zwecke wird eine hersteller- und lieferantenunabhängige Datenstruktur entwickelt, mit welcher Holzfertigteile in Rahmenbauweise qualitativ und geometrisch erfasst werden können, um diese für neue Bauprojekte zugänglich zu machen. Diese Entwicklung wird im Rahmen dieser Arbeit für Testzwecke auf eine Reihe von realen Fallstudiengebäuden angewendet. Bei einem dieser Gebäude wurde auch der tatsächlich stattfindende Rückbau dokumentiert. Damit Bauteile unterschiedlicher Hersteller und Lieferanten in zukünftigen Bauprojekten verwendet werden können, werden in dieser Arbeit auf der beschriebenen Dokumentation aufbauende Lösungsvorschläge vorgestellt, um zu zeigen wie Bauteile mit unterschiedlichen Aufbauten miteinander kombiniert werden können. Als „Proof of Concept“ dieser Konzepte wird exemplarisch im Entwurf eines mehrgeschossigen Wohnbaus dargestellt.

In order to find solution for the high consumption of (primary) resources in the AEC (Architecture – Engineering – Construction) industry, it is essential to develop circular economy concepts for the responsible handling of used materials and constructions.Typical approaches encompass the idea to utilize reused components in planning and construction processes as well as to improve the existing building stock and densify urban structures. These approaches rely on the utilisation of existing resources instead of continually deploying new building materials (and linear economy approaches).Prefabricated residential buildings (constructed in the so-called system construction) have existed in Austria for more than a century. These buildings offer a comparatively cost-effective option for single-family homes (or small apartment blocks) due to the partially automated/prefabricated production processes. The prefabricated house sector in Austria is characterised by small and medium-sized companies, which in part can be certified as highly innovative.According to Austrian standards, such buildings must ensure a service life of 100 years (or more). This by far exceeds the average useful life of 30 to 50 years in the context of normal family structures, and impressively underlines the basic potential of the approach described below.Based on theoretical considerations and practical approaches (utilising existing prefabricated houses), this work examines how a reuse or recycling of modular prefabricated timber elements at the end of the first utilisation cycle could be conducted. For such endeavours, clear information about existing components is of utmost importance.Toward this end, a manufacturer- and supplier-independent data structure has been developed to enable recording/documenting of prefabricated timber components in frame construction both regarding semantic and geometric data and to provide a planning support system for their use of new construction projects. This database structure has been applied to a series of real case study buildings for validation and testing purposes of the general approach. Moreover, for one of these buildings, the actual dismantling process was documented in detail.To ensure that components from different manufacturers and suppliers can be used in future construction projects, this thesis presents suggestion for solutions based on the described documentation structure. Thus, it is shown how components of different producers with different superstructures can be combined with each other. As a “proof-of-concept” of these concepts the design of a multi-storey residential building has been conducted based on the database structure.