33
ILEK Universität Stuttgart Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren Dirk Schwede (PhD USyd AUS) Robert Bosch Juniorprofessor „Nachhaltiges BauenPfaffenwaldring 14 70569 Stuttgart T +49(0)711 685 67643 http://www.uni-stuttgart.de/ilek [email protected] Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz Recycling im Bau Donnerstag, 19.11.2015 Universität Stuttgart

Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und … · 2016. 1. 22. · 02.12.2015 Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz Seite 2 ILEK

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ILEK Universität Stuttgart

Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren

Dirk Schwede (PhD USyd AUS)Robert Bosch Juniorprofessor „Nachhaltiges Bauen“

Pfaffenwaldring 14

70569 Stuttgart

T +49(0)711 685 67643

http://www.uni-stuttgart.de/ilek

[email protected]

Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz

Recycling im Bau

Donnerstag, 19.11.2015

Universität Stuttgart

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ILEK Nachhaltiges Bauen02.12.2015 Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz Seite 2

Lehre – Entwerfen und Konstruieren

Quellen: Valentin Brenner, ILEK Diplomarbeit 2010

Korrosionsschutz bei Schrauben, C.Willmann

Die Zugänglichkeit und Erkennbarkeit der Fügepunkte muss auch nach vielen Jahren

und etwaigen Umbaumaßnahmen noch gewährleistet sein.

Reversible Verbindungen wie beispielsweise Schrauben sollten so vor Witterungs-

einflüssen geschützt sein, dass sie zum Zeitpunkt der Demontage auch noch lösbar sind.

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ILEK Nachhaltiges Bauen02.12.2015 Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz Seite 3

Master- und Bachelorarbeiten

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ILEK Nachhaltiges Bauen02.12.2015 Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz Seite 4

Vorlesungsreihe - Entwerfen und Konstruieren fürDemonatage, Recycling und Ressourceneffizienz

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ILEK Nachhaltiges Bauen02.12.2015 Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz Seite 5

Vortragsreihe SS15 – Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz

Wiederverwendung von Betonbauteilen

Dr.-Ing. habil. Angelika Mettke

BTU Cottbus Senftenberg

Designed for Urban Mining

Prof. Dipl.-Ing. Annette Hillebrandt

Bergische Universität Wuppertal

Baustoffrecycling

Prof. Dr.-Ing. habil. Annette Müller

ABW e.V. (ehemals BHU Weimar)

Häuser aus Stroh

Virko Kade

Stroh & Lehm, Österreich

Entwurfsaspekte recyclinggerechten Bauens

Dr.-Ing. Christian Bergmann

HTA, Hamburg (vorh. Werner Sobek)

Das Kreislaufpotential trennbarer Konstruktionen

M. Sc. Dipl.-Ing. Holger Kurz

artec - 2

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ILEK Nachhaltiges Bauen02.12.2015 Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz Seite 6

Recyclingleitfaden Baunach Valentin Brenner, ILEK Diplomarbeit 2010

Übergeordnete

Strategien

Konstruktions-

prinzipien

Einordnung

in das

Nachhaltigkeits-

konzept

Langlebigkeit

Austausch-

cluster

Materialien

Baustruktur

Verbindungs-

technik &

Demontier-

barkeit

Verwertungs-

kompatibilität

Kennzeichnung

Dokumentation

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ILEK Nachhaltiges Bauen02.12.2015 Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz Seite 7

Mehrere Elemente aus

verschiedenen Materialien

werden durch punktuelle

Fügung zu einem Bauteil /

Baugruppe verbunden.

Diese Monostoffelemente

werden durch Technologien

wie Fräsen, Gießen, Extrudie-

ren aus nur einem Material

hergestellt.

Dabei sind komplexe

Bauteile / Baugruppen mit

mehreren integrierten

Funktionen möglich.

Mehrere Monostoffbauteile

werden zu einer quasi-

homogenen Baugruppe

verbunden.

Dabei werden Vorteile der

Differential- und Integral-

bauweise vereint.

Bei der Verbundbauweise

werden mehrere Materialien

zu einem Stück kombiniert.

Der Verbund ist dabei im

Gegensatz zur Differential-

bauweise flächig und nicht

lösbar gestaltet.

Materialien entwickeln in der

Kombination ein neues

Eigenschaftsprofil.

Recycling: **Punktformige Verbin-

dungen sind vergleichs-

weise einfach zu lösen,

daher ergibt sich eine gute

Separierbarkeit der

Elemente.

Recycling:***Da lediglich ein Material

verbaut wird ist die

Separierung obsolet.

Die Recyclingfähigkeit ist

also ausschließlich von der

Materialwahl abhängig.

Recycling:**Für die Rezyklierbarkeit ist

die Art der Verbindung

entscheidend. Ist das Verbin-

dungsmittel weder verwer-

tungskompatibel noch

lösbar, wird das Material

verunreinigt.

Recycling:Die Rezyklierbarkeit ist von

der Separierbarkeit der

Materialkomponenten

abhängig. Bis auf einige

Ausnahmen (z.B.: Stahlbeton)

lassen sich diese nicht gut

separieren.

Differentialbauweise Integralbauweise Integrierende Bauweise Verbundbauweise

Baugruppe

Bauteil

Material

BT BT

BG

M

BG BG

BT BT BTBT BT

M M M MMM M M M

BT

BG

BT

Bauweisenbegriff

Quellen: Valentin Brenner, ILEK Diplomarbeit 2010

W. Sobek: Zum Entwerfen im Leichtbau, Bauingenieur, Nr. 70, S. 323-329, 1995

W. Sobek, H. Trumpf, F. Heinlein, Recyclinggerechtes Konstruieren im Stahlbau, Stahlbau, Bd. 79, Nr. 6, S. 424-433, 2010

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ILEK Nachhaltiges Bauen02.12.2015 Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz Seite 8

Status quo versus recyclinggerechtes BauenFunktionstrennung Fassadenkonstruktionen

Quelle: Valentin Brenner, ILEK Diplomarbeit 2010

Wärmedämm-

Verbund-System

Trag-

struktur Dämmung Finish

BT

M M M M M M M M

Fassaden-

Paneel

Vorhangfassade

Keramik

Trag-

struktur Dämmung Finish

Trag-

struktur Dämmung Finish

BT BT

M M M M

BT

BG BGBGBGBGBG

BT

M M M M M M

BG: Baugruppe

BT: Bauteil

M: Material

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9

ADAPTIVE MEHRLAGIGE TEXTILE GEBÄUDEHÜLLEN

LAGENAUFBAUTEN

Transluzentes Element

- Adaptive Isolationsschicht

- Dargestellt: aktiviertes Vakuum

Opakes Element

- Duokollektor: Solarthermie mit PV

- Leitfähiges Gewebe mit LEDs

- Isolationslage

Opakes, “atmendes” Element

- Pneumatisch aktivierte Öffnungen

- PCM-Lage zur Wärmespeicherung

- Isolationslage

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10

PROFILE AUS FASERVERSTÄRKTEN KUNSTSTOFFEN

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ILEK Nachhaltiges Bauen02.12.2015 Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz Seite 11

An- und EinpressenBeispiele - Klemmen

Bilder: Werner Sobek & Zooey Braun, Stuttgart

Quellen: U. Schneider, M. Böck, H. Mötzl et al.: Recyclingfähig Konstruieren –

Subprojekt 3 zum Leitprojekt „gugler! build & print triple zero“,

Berichte aus Energie- und Umweltforschung, 2011, H. 21

www.urbanshit.de/riesen-wascheklammern-von-mehmet-ali-uysal

Experimentalhaus in Stuttgart. In: Detail 2014, H. 4, S. 312-315

www.facid.eu; www.eps-solutions.de

J. L. Moro: Baukonstruktion – vom Prinzip zum Detail, Band 3 Umsetzung,

Springer Verlag, 2009, S. 79

Fügen durch Anpressen mittels Hilfsteilen (Klemmen), wobei die Fügeteile elastisch

oder plastisch verformt werden, während die Hilfsteile starr sind.

Lösbarkeit 2Im Allgemeinen ohne Schädigung der Fügeteile lösbar

Textilbespannung:

Glasfasergewebe

mit LED-Hinterleuchtung

(B10, Werner Sobek)

Öffnen des Tuchhalters: Die Klemmnase des Tuchhalters

wird entgegengesetzt aufgebogen.

Anklemmen Tuchhalter: Mit der Tuchhalterzange wird der

Tuchhalter auf dem Gewebe zusammengedrückt bis dieser

spürbar einrastet.

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12

d) Herstellung multifunktional gradierter Probekörper

EFFIZIENTE AUTOMATISIERTE HERSTELLUNG MULTIFUNKTIONAL

GRADIERTER BAUTEILE MIT MINERALISERTEN HOHLKÖRPERN

1|2012

Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren, Universität Stuttgart, 2012

Zwischenbericht

Entwicklung gewichtsoptimierter funktional gradierter Elementdecken

Universität Stuttgart

Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren

Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Werner Sobek

Verfasser:

Dipl.-Ing. Michael Herrmann

Dr.-Ing. Walter Haase

Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Werner Sobek

Stuttgart, Oktober 2012

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EFFIZIENTE AUTOMATISIERTE HERSTELLUNG MULTIFUNKTIONAL

GRADIERTER BAUTEILE MIT MINERALISERTEN HOHLKÖRPERN

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ILEK Nachhaltiges Bauen02.12.2015 Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz Seite 14

ENTWICKLUNG DER GRUNDPRINZIPIEN FÜR VOLL REZYKLIERBARE, MODULARE, MASSIVE BAUWEISEN IN BREITENANWENDUNG AUF NULLENERGIEBASIS (ReMoMaB)

Mörtelloses Mauerwerk

Quellen: Entwicklung der Grundprinzipien für voll rezyklierbare, modulare, massive Bauweisen in Breitenanwendung auf 0-Energiebasis, Fraunhofer IRB Verlag, 2013

Mauerwerkkalender 2012, Jäger, Sobek, Brenner, et al.; Valentin Brenner, Drees & Sommer AG

Übertrag auf alle Grundelemente:

• Fundamente

• Decken

• Treppen

• Dach

Darstellung des

Wand-Decken-Knotens

mit Kreuzverbinder

Durch lose eingelegte Spannstähle wird

Vorspannung auf ein modulares System aus trocken

gefügten Kalksandsteinelementen ausgeübt.

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ILEK Nachhaltiges Bauen02.12.2015 Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz Seite 15

ReMoMaB (Mörtelloses Mauerwerk)

Begriffsdefinitionen + Festlegungen

Modul: Mauerstein

• aus sortenreinem Kalziumsilikat (Kalksandstein)

für Wand- und Deckenaufbau

• Abmessungen Basismodul für die tragende Außenwand:

500 x 500 x 125mm

Element: Wand- bzw. Deckenscheibe

• wird vorgefertigt zur Endmontage auf der Baustelle angeliefert

• je nach Vorfertigungsgrad kann das Element nur aus dem

konstruktiven Teil der Wand (Modulen, Vorspannglieder)

bestehen, oder bereits weitere Schichten des Wandaufbaus

beinhalten

Schicht: flächige Ebene

• Unterscheidet sich in ihrer Materialität von den jeweils

angrenzenden Ebenen

• Auch tragender Teil der Wand wird als Schicht verstanden

Verbindung: Befestigungsmittel

• Teil zur Befestigung der einzelnen Schichten

• Verschiedene Verbindungsmittel

• Punktuell, linear, oder kreuzförmig

Quellen: Entwicklung der Grundprinzipien für voll rezyklierbare, modulare, massive Bauweisen in Breitenanwendung auf 0-Energiebasis, Fraunhofer IRB Verlag, 2013

W. Jäger, TU Dresden, Vortrag: Die Zukunft des Bauens – Rezyklierbare Bauweisen, Zukunft Bau-Kongress 2014, Bonn, 14.05.2014

Modul

Element

Schicht

Verbindung

Verbindung

Element

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ILEK Nachhaltiges Bauen02.12.2015 Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz Seite 16

ReMoMaB (Mörtelloses Mauerwerk)Übersicht Verbindungen

Quellen: Entwicklung der Grundprinzipien für voll rezyklierbare, modulare, massive Bauweisen in Breitenanwendung auf 0-Energiebasis, Fraunhofer IRB Verlag, 2013

Modul - Modul Schicht - Schicht Großmaßstäbliche

Verbindungohne Verbindungsmittel

un-mittelbar

mit Verbindungsmittel

mittelbar

01 Kalksandstein-Mörtel

02 Schweißen

03 Noppen

04 Verzahnung

01 Matte mit Noppen

02 Rahmen

03 Stifte mittig

04 Stifte seitlich

mit Verbindungsmittel

mittelbar

01 Inserts

02 Verzahnung

03 Haken

04 Hinterschnittanker

Vorspannung

01 Anker mittig

02 Anker außen

Kombination

01 Matte mit

Inserts

02 Verzah-

nung

03 Stifte

kreuzförmig

04 Noppen

mit Platten

05 Stifte und

Stifte mittig

06 Stifte und

Stifte seitlich

07 Punkt-

kreuzhalter

08 Hinterschnitt

in Fuge

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ILEK Nachhaltiges Bauen02.12.2015 Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz Seite 17

ReMoMaB (Mörtelloses Mauerwerk)Bewertungsmatrix

Quellen: Entwicklung der Grundprinzipien für voll rezyklierbare, modulare, massive Bauweisen in Breitenanwendung auf 0-Energiebasis, Fraunhofer IRB Verlag, 2013

Kombination: Verbindung Modul – Modul und Schicht - Schicht Vorspannung

01 02 03 04 05 06 07 08 01 02

Kriterien Ge-

wich-

tung

Matte

mit

Inserts

Verzah-

nung

Stifte

kreuz-

förmig

Noppen

mit

Platten

Stifte &

Stifte

Stifte

seitlich

Punkt-/

kreuz-

halter

Hinter-

schnitt-

anker

mit Fuge

Vorspan-

nung

durch

Kanäle

Hosen-

träger-

Prinzip

Demontage-

fähigkeit

3 2 2 2 2 3 1 1 2 3 2

Dichtigkeit 3 3 3 2 2 1 0 3 0 3 3

Wärmedämm-

eigenschaften

3 0 1 2 2 3 3 2 3 2 1

Baustruktur 2 2 2 2 2 2 1 2 3 2 2

Realisierbar-

keit

2 1 1 0 0 1 0 2 0 3 0

Universelle

Anwendung

2 2 3 1 1 2 1 2 1 3 0

Vorfertigung 1 1 1 1 1 2 1 2 2 3 3

Tragverhalten 1 0 0 2 1 2 2 2 0 3 3

Aufwand 1 1 1 0 0 1 1 0 1 2 1

Bewertung (max. 54) 27 32 27 26 36 20 34 26 48 29

Potenzial 1 2 1 1 2 1 2 1 3 2

Auswahl AuswahlKombination

Potential

3: sehr gut

2: gut

1: befriedigend

0: schlecht

Gewichtung

3: sehr wichtig

2: wichtig

1: bedingt wichtig

0: unwichtig

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ILEK Nachhaltiges Bauen02.12.2015 Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz Seite 18

Vorspannung

01 Anker mittig

ReMoMaB (Mörtelloses Mauerwerk)am besten bewertetes System

Quellen: Entwicklung der Grundprinzipien für voll rezyklierbare, modulare, massive Bauweisen in Breitenanwendung auf 0-Energiebasis, Fraunhofer IRB Verlag, 2013

• Sehr gutes Tragverhalten• Sehr gute Anschluss-

möglichkeiten Decke, Dach, et.• Evtl. gute Dichtung

• Unflexibel (mehrere Steine hängen voneinander ab)

• Nur stockwerksweise möglich• Komplizierte De-/ Montage• Verbindung Schicht-Schicht

möglich• Sonderelemente notwendig• Große Kräfte/Werkzeuge

notwendig• Trennen durch Verfahrens-

technik• Viel Material

• Unterschiedliche Ausführungen für Flexibilität

• Integrierte Dichtung• Einfache Steingeometrie• Gutes Tragverhalten• Weniger Material

• Evtl. Wärmebrücken• Unterschiedliche Haltbarkeiten• Evtl. problematisches Trennen

zwischen Metall und Kunststoff• Geringe Toleranzen

Kombination

02 Verzahnung

Noppen mit Verbindung nach Außen

Großmaßstäbliche Verbindung

Page 19: Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und … · 2016. 1. 22. · 02.12.2015 Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz Seite 2 ILEK

ILEK Nachhaltiges Bauen02.12.2015 Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz Seite 19

ReMoMaB (Mörtelloses Mauerwerk)Ökologische Bewertung

Quellen: Entwicklung der Grundprinzipien für voll rezyklierbare, modulare, massive Bauweisen in Breitenanwendung auf 0-Energiebasis, Fraunhofer IRB Verlag, 2013

W. Jäger, TU Dresden, Vortrag: Die Zukunft des Bauens – Rezyklierbare Bauweisen, Zukunft Bau-Kongress 2014, Bonn, 14.05.2014

Vergleich mit

herkömmlichen

Varianten

0

200

400

600

800

1000

1200

Pri

märe

ne

rgie

[kW

h]

0

50

100

150

200

250

300

Tre

ibh

au

sp

ote

nti

al

[kg

CO

qv.]

0

200

400

600

800

1000

1200

Pri

märe

nerg

ie[k

Wh]

0

50

100

150

200

250

300

Tre

ibh

au

sp

ote

nti

al[k

gC

O2-Ä

qv]

PEI ne

PEI e

GWP

PEI ne

PEI e

GWP

ReMoMaB Var.A

Kreuzverbinder

ReMoMaB Var.B

l inienhafte Verb.

Verglei ch Typ 1,

WDVS + Stahlbeton

Verglei ch Typ 2,

Mauerwerk 2-schalig

Verglei ch Typ 3,

Monol. Außenwand

ReMoMaB Var.A

Kreuzverbinder

ReMoMaB Var.B

l inienhafte Verb.

Verglei ch Typ 1,

WDVS + Stahlbeton

Verglei ch Typ 2,

Mauerwerk 2-schalig

Verglei ch Typ 3,

Monol. Außenwand

Vergleich mit

herkömmlichen

Varianten

…und Bewertung

des Recyclings

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ILEK Nachhaltiges Bauen02.12.2015 Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz Seite 20

ReMoMaB Ausstellungsstück im Maßstab 1:1

Bodenplatte, Wand, Ecke, Fassade, Fenster

Beteiligte Firmen

• Xella, Dywidag, Mcon

• Rockwool

• Ejot

• Batimet

• Fermacell

ReMoMaB (Mörtelloses Mauerwerk)ausgestellt auf Baumesse München 2013

Quellen: Entwicklung der Grundprinzipien für voll rezyklierbare, modulare, massive Bauweisen in Breitenanwendung auf 0-Energiebasis, Fraunhofer IRB Verlag, 2013

W. Jäger, TU Dresden, Vortrag: Die Zukunft des Bauens – Rezyklierbare Bauweisen, Zukunft Bau-Kongress 2014, Bonn, 14.05.2014

Page 21: Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und … · 2016. 1. 22. · 02.12.2015 Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz Seite 2 ILEK

ILEK Nachhaltiges Bauen02.12.2015 Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz Seite 21

Die Zukunft des Bauens

Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Erde

Bevölkerungswachstum

gesellschaftliche Veränderungen

World 2009

1845 Millionen

World 2020

3249 Millionen

World 2030

4884 Millionen

Quelle: UNDP

Page 22: Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und … · 2016. 1. 22. · 02.12.2015 Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz Seite 2 ILEK

ILEK Nachhaltiges Bauen02.12.2015 Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz Seite 22

Entwicklung der weltweiten Rohstoffentnahmen

Der Blick nach vorn zeigt, vor welcher Herausforderung wird stehen:

Würden die Industriestaaten ihren Rohstoffeinsatz pro Kopf bis zum Jahr 2050 gegenüber

2006 halbieren und würden zugleich die Entwicklungs- und Schwellenländer ihren

Rohstoffeinsatz nur auf dieses niedrigere Niveau steigern, dann würde der weltweite

Rohstoffeinsatz bis 2050 immer noch 40 Prozent steigen.

Quelle: Deutsches Ressourceneffizienzprogramm (ProgRess), 2012

Page 23: Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und … · 2016. 1. 22. · 02.12.2015 Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz Seite 2 ILEK

ILEK Nachhaltiges Bauen02.12.2015 Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz Seite 23

Klimabedingungen in China

0 25durchschnittliche

Temperatur [°C]

1000 2000solare

Strahlung

[kWh/m2a]

0 15absolute

Feuchtigkeit [g/kg]

Page 24: Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und … · 2016. 1. 22. · 02.12.2015 Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz Seite 2 ILEK

ILEK Nachhaltiges Bauen02.12.2015 Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz Seite 24

optimale Materialschichtdicken - Dauerhaftigkeit

Porenbeton

Wärmeleitfähigkeit 0.090 W/mK

Rohdichte 445.0 kg/m3

Druckfestigkeit 2.5 N/mm2

graue Energie 501 kWh/m3

Quelle: EPD-XEL-2012113-D

Schaumglas (160kg/m3)

Wärmeleitfähigkeit 0.045 W/mK

Rohdichte 130.0 kg/m3

Druckfestigkeit 0.9 N/mm2

graue Energie 551 kWh/m3

Quelle: EPD-PCE-2008111-D (v.2)

EPS (grau)

Wärmeleitfähigkeit 0.032 W/mK

Rohdichte 16.6 kg/m3

Druckfestigkeit 0.05 N/mm2

graue Energie 243 kWh/m3

Quelle: EPD-IVH-2009211-D

Heizen PEH= 1.1, Kühlen PEK=0.8

Page 25: Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und … · 2016. 1. 22. · 02.12.2015 Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz Seite 2 ILEK

ILEK Nachhaltiges Bauen02.12.2015 Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz Seite 25

optimale Materialschichtdicken - Energiebedarf

Porenbeton

Wärmeleitfähigkeit 0.090 W/mK

Rohdichte 445.0 kg/m3

Druckfestigkeit 2.5 N/mm2

graue Energie 501 kWh/m3

Quelle: EPD-XEL-2012113-D

Schaumglas (160kg/m3)

Wärmeleitfähigkeit 0.045 W/mK

Rohdichte 130.0 kg/m3

Druckfestigkeit 0.9 N/mm2

graue Energie 551 kWh/m3

Quelle: EPD-PCE-2008111-D (v.2)

EPS (grau)

Wärmeleitfähigkeit 0.032 W/mK

Rohdichte 16.6 kg/m3

Druckfestigkeit 0.05 N/mm2

graue Energie 243 kWh/m3

Quelle: EPD-IVH-2009211-D

Heizen PEH= 1.1, Kühlen PEK=0.8

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Wandaufbau (von innen nach außen) – Klassifikation der Materialien nach Ökobaudat

1. 5.5.02 Innenfarbe Dispersionsfarbe

2. 1.3.13 Gipskartonplatte

3. Luftschicht, 30mm

4. 3.1.01 Holzleisten

5. 4.1.05 Schraube mit Dübel

6. 1.4.01 + 4.1.02 Stahlbeton

7. 2.1.01 Dämmung Mineralwolle

8. 4.1.05 Schraube mit Dübel

9. 6.4.01 Therm. Trennelement PVC hart

Fertigungsverfahren nach DIN 8580

Fügen (4.1.1 Auflegen, Aufsetzen, Schichten):

Schwerkraft (+Reibung)

Fügen (4.1.2 Einlegen Einsetzen): Schwerkraft (+Reibung)

Fügen (4.1.4 Einhängen): Schwerkraft, Federkraft

Wandaufbau (von innen nach außen) – Klassifikation der Materialien nach Ökobaudat

1. 5.5.02 Innenfarbe Dispersionsfarbe

2. 1.4.04 Innenputz Kalkzement

3. 1.3.02 Hochlochziegel

4. 1.4.02 Normalmauermörtel

5. 4.1.05 Maueranker, Dübelanker

6. 2.1.01 Dämmung Mineralwolle

7. 6.6.02 Windsperre PE, diffusionsoffen

8. Luftschicht

9. 1.3.02 Klinker voll

10. 1.4.02 Normalmauermörtel

Fertigungsverfahren nach DIN 8580

Fügen (4.1.1 Auflegen, Aufsetzen, Schichten): Schwerkraft (+Reibung)

Fügen (4.4.2 Einbetten): Formschluss

Fügen (4.8.1 Kleben, physikalisch abbindend): Adhäsion

Beschichten (5.1.2 Anstreichen, Lackieren): Adhäsion

Beschichten (5.2.1 Spachteln): Adhäsion

Wandaufbau (von innen nach außen) – Klassifikation der Materialien nach Ökobaudat

1. 5.5.02 Innenfarbe Dispersionsfarbe

2. 1.4.05 Gipsspachtel

3. 1.4.01 + 4.1.02 Stahlbeton

4. 1.4.05 Klebemörtel

5. 2.2 Dämmung EPS

6. 2.21.02 Kunststoff-Schlagdübel

7. 1.4.04 Armierungsmörtel

8. 6.6.04 Armierungsgewebe Glasvlies

9. 1.4.04 Armierungsmörtel

10. 5.5.01 Grundierung

11. 5.5.01 Silikonharzputz

Fertigungsverfahren nach DIN 8580

Fügen (4.3.5 Nageln, verstiften, einschlagen): Kraftschluss

Fügen (4.4.2 Einbetten): Formschluss

Fügen (4.8.1 Kleben, physikalisch abbindend): Adhäsion

Beschichten (5.1.2 Anstreichen, Lackieren): Adhäsion

Beschichten (5.2.1 Spachteln): Adhäsion

Beschichten (5.3.1 Putzen, Verputzen): Adhäsion

Recyclinggraphen verschiedener Außenwandaufbauten

Außenwand

mit Wärmedämm-

verbundsystem

gedämmte Außenwand

mit Verblendmauerwerk

gedämmte hinterlüfteter

Außenwand mit vorgehängter

Ziegelfassade auf Unterkonstruktion

10. 4.3.02 Wandhalter Alu

11. 4.3.02 vertikales Grundprofil Alu

12. 4.3.02 Tragprofil Alu

13. 4.3.02 Klipshalter Alu

14. Luftschicht

15. 4.3.02 Fugenprofil Alu

16. 1.3.07 Ziegelplatten

Fügen (4.3.1 Schrauben): Kraftschluss

Fügen (4.4.2 Einbetten): Formschluss

Beschichten (5.1.2 Anstreichen, Lackieren):

Adhäsion

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FügetechnikenÜbersicht - DIN 8593

Quellen: U. Schneider, M. Böck, H. Mötzl et al.: Recyclingfähig Konstruieren - Subprojekt 3 zum Leitprojekt „gugler! build & print triple zero“,

Berichte aus Energie- und Umweltforschung, 2011, H. 21;

J. L. Moro: Baukonstruktion – vom Prinzip zum Detail, Band 3 Umsetzung, Springer Verlag, 2009, S. 75

Zusammensetzen Auflegen, Aufsetzen, Schichten

Einlegen, Einsetzen

Ineinanderschieben

Einhängen

Einrenken

Federnd Einspreizen

Füllen Einfüllen

Tränken, Imprägnieren

An- und Einpressen Schrauben

Klemmen

Klammern

Fügen durch Presspassung

Nageln, Verstiften, Einschlagen

Verkeilen

Verspannen

Fügen durch Urformen Ausgießen

Einbetten

Vergießen

Eingalvanisieren

Ummanteln

Kitten

Fügen durch Umformen Fügen durch Umformen drahtförmiger Körper

Fugen durch Umformen bei Blech-, Rohr und Profilteilen

Fügen durch Nietverfahren

Fügen durch Schweißen Pressverbindungsschweißen

Schmelzverbindungsschweißen

Fügen durch Löten Verbindungsweichlöten

Verbindungshartlöten

Kleben Kleben mit physikalisch abbindenden Klebstoffen

Kleben mit chemisch abbindenden Klebstoffen

Lösbarkeit 1Ohne Schädigung der Fügeteilelösbar

Lösbarkeit 2Im Allgemeinen ohne Schädigung der Fügeteile lösbar

Lösbarkeit 3Im Allgemeinen mit Schädigung oder Zerstörung der Fügeteile lösbar

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Systematik zur Analyse und Entwicklung von demontierbaren und kreislauffähigen Konstruktionen im Bauwesen

Konstruktion

Erstellung einer schematischen

Darstellung von Konstruktionsaufbauten

zur Analyse von Konstruktionsvarianten

und Synthese von ganzheitlich

optimierten Lösungen.

Material

Verbindungsmittel

Beschichtungen

Wirkung und Verträglichkeit

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ILEK Nachhaltiges Bauen02.12.2015 Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz Seite 29

Systematik zur Analyse und Entwicklung von demontierbaren und kreislauffähigen Konstruktionen im Bauwesen

Material

Eingabe der Eigenschaften der Materialen

der Konstruktionselemente und

Verknüpfung mit vorhandenen

Materialdatenbanken und

Datenstrukturen.

ÖKOBAUDAT

WECOBIS

Abfallschlüssel

Kostengruppe DIN 276

Recyclingfähigkeit des Materials

Entsorgungseinstufung

Verwertungspotential

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ILEK Nachhaltiges Bauen02.12.2015 Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz Seite 30

Systematik zur Analyse und Entwicklung von demontierbaren und kreislauffähigen Konstruktionen im Bauwesen

Verbindungsmittel

Eingabe der Eigenschaften der

Verbindungsmittel und Verknüpfung mit

vorhandenen Materialdatenbanken und

Datenstrukturen.

DIN 8580

ÖKOBAUDAT

WECOBIS

Abfallschlüssel

Art des Zusammenhaltes

Lösbarkeit

Recyclingfähigkeit des Materials

Entsorgungseinstufung

Verwertungspotential

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ILEK Nachhaltiges Bauen02.12.2015 Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz Seite 31

Systematik zur Analyse und Entwicklung von demontierbaren und kreislauffähigen Konstruktionen im Bauwesen

Wirkung und Verträglichkeit

schrittweise Bewertung der Charakteristik

und Verträglichkeit von Materialpaarungen

und deren Verbindungsmitteln in der

Konstruktion

Aufbau einer Datenbank von verwendeten

Materialpaarungen und Materialfügungen

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Systematik zur Analyse und Entwicklung von demontierbaren und kreislauffähigen Konstruktionen im Bauwesen

Analyse und Entwicklung der

Modularisierung

Demontierbarkeit

Dauerhaftigkeit

Homogenisierung der Lebenszyklen

Homogenisierung der Verträglichkeiten

Überführung in Konstruktionssequenzen

Verbindung mit CAD und BIM-Modellen

Material Verbindungsmittel Wirkung und Verträglichkeit

ganzheitliche Bewertung der

Demontierbarkeit und Kreislauffähigkeit

von Konstruktionen im Bauwesen

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ILEK Universität Stuttgart

Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren

Dirk Schwede (PhD USyd AUS)Robert Bosch Juniorprofessor „Nachhaltiges Bauen“

Pfaffenwaldring 14

70569 Stuttgart

T +49(0)711 685 67643

http://www.uni-stuttgart.de/ilek

[email protected]

Entwerfen und Konstruieren für Demontage, Recycling und Ressourceneffizienz

Vielen Dank für

Ihre Aufmerksamkeit

Recycling im Bau

Donnerstag, 19.11.2015

Universität Stuttgart