Holz im Verbund mit Beton LCT - detail.de · Prof. Dr.-Ing. Volker Schmid, TU-Berlin Umwelteinwirkungen 0,4 0,3 Variante PUR Variante WDVS Variante Holzstülpschalung Variante Faserzementplatte

Prof. Dr.-Ing. Volker Schmid, TU-Berlin

Die Zukunft des Bauens Recycling im Bau

Hybride Holzkonstruktionen Strategien zur Ressourceneffizienz, Verwertung, Down- und Upcycling


Prof. Dr.-Ing. Volker Schmid Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren - Verbundstrukturen Institut für Bauingenieurwesen, Technische Universität Berlin

aus: K. Richter, H. Gugerli (1996): Holz und Holzprodukte in vergleichenden Ökobilanzen; Holz als Roh- und Werkstoff 54 (1996), S. 225-231

Konstruktion Primärenergieinhalt PEI [MJ/m²]

GWP

nicht erneuerbar erneuerbar (nutzbar)

GWP

Decken

Außenwände über Terrain

Holz im Verbund mit Beton LCT

Prof. Dr.-Ing. Volker Schmid, TU-Berlin ARUP

HBV-Decken ersetzen 66% der Beton- menge in den Decken

Holzstützen

Holzhybrid Fassade

Holzkern oder Stahlbetonkern


Beispiel: LCT1, Dornbirn großflächige, vorfabrizierte HBV-Decken und Fassadenelemente mit sichtbaren Stützen

Bauablauf im Holzbau: Großflächige, vorfabrizierte, vergleichsweise leichte Decken- und Fassadenfertigteile werden mit möglichst wenigen Verbindungen schnell montiert.

Möglichkeit zur Demontage dieser großen Bauteile ist damit prinzipiell gegeben Recycling von Bauteilen prinzipiell möglich

© CREE


Beispiele für die Fertigteilbauweise im Betonbau


Recycling, ein kleines Beispiel aus Marwitz Lagerung, Logistik, Bestellung, Verwaltung



Recycling von großen, tragenden Bauteilen Fragen: Antworten: Abmessungen ? Geometrie-Scan Tragfähigkeiten ? Bestandspläne, Statik Schädigungen ? Qualität ? ZfP, Nachrechnungen Ausbau und Einbau Transport Lagerung Logistik Verfügbarkeit Qualitätssicherung Rechtsraum Gewährleistung Ausbau und Einbau Fügetechnologie Verbindungen Fügetechnologie


Voraussetzung für das Recycling von kleineren Bauteilen:

wenige, sehr tragfähige, lösbare Verbindungen mit großer Steifigkeit statt viele kleine, weiche, unlösbare Verbindungen Voraussetzung für das Recycling der Baustoffe:

Bauteile aus einheitlichem Material Reduktion der Schichtenanzahl in den Bauteilen (z.B. Fassaden) Trennbarkeit


Beispiel: Entwicklung von Bauelementen aus einem Material

Trockenrohdichte ρtr < 800 kg/m3 Wärmeleitfähigkeit λtr,10 < 0,2 W/mK Druckfestigkeit flck,cube = 7,0 N/mm²

50 cm dicke Außenwände aus Infraleichtbeton

Prof. Mike Schlaich, TU-Berlin


Ressourceneffizienz Erweiterung des Anwendungsbereichs von Holzkonstruktionen Erhöhung der Lebensdauer von Holzkonstruktionen Erhöhung der Tragfähigkeit von Holzkonstruktionen


Forschungsprojekt der TU-Berlin: Hybridbauteile aus Holz und Polyurethan Prof. Dr. Ing. Volker Schmid, Prof. Dr.-Ing. Frank Vogdt, Dipl.-Ing. Özkan Yildiz, Dipl.-Ing. Falk Schaudienst

© Hufton+Crow

© V Schmid

Konstruktiver Holzschutz



© V. Schmid

Witterungsschutz ohne Verb lechung!

Grundierung

2-3 mm gesprühtes 2K-Polyurethan

Deckbeschichtung für UV-Schutz

Hybridbauteile aus Holz und Polyurethan


© V. Schmid

Zugtest mit Schulterstäben aus PU-Membran

Dehnung 200% - 300%

Haftzugtest

Rissüberbrückung Rissöffnung von 0 mm auf 5 mm

-30° C


Tests mit künstlich gealterter, 2-3 mm dicken PU-Membranen

© F. Schaudienst, TU-Berlin

Ermüdungstests in der Klimakammer bei -10° C


© Ö. Yildiz, TU-Berlin

Wasserdampfdurchlasswiderstand gemessen als äquivalente Luftschichtdicke sd

3 mm PU Beschichtung 1,8

36 mm Konstruktionsvollholz 1,8

12 mm Furnierschichtholz 1,8








Langzeit - Bewitterungstest

Klasse 3 Klasse 2

kmod = 0,7 kmod = 0,9

kmod (+ 29%)

Tragfähigkeit abhängig von der Nutzungsklasse

frei bewittert: Ziel für PUR:

kdef ( - 60%)

Kriechverformungen abhängig von der Nutzungsklasse

frei bewittert: Ziel für PUR:

Klasse 3 Klasse 2

kdef = 2,0 kdef = 0,8

Klasse 2

kmod = 0,9

Ziel für PUR: Ziel für PUR:

Klasse 2

kdef = 0,8


© V. Schmid


Umwelteinwi rkungen

Varia

nte

PUR

Varia

nte

WDV

S

Varia

nte

Holzs

tülp

scha

lung

Varia

nte

Fase

rzem

entp

latt

e

00,05

0,10,15

0,20,25

0,30,35

0,40,45

AP [k

g SO

2/m

2 ]

AP gesamt 80a

Varia

nte

PUR

Varia

nte

WDV

S

Varia

nte

Holzs

tülp

scha

lung

Varia

nte

Fase

rzem

entp

latt

e 0

20

40

60

80

100

GW

P 100

[kg

CO2/

m2 ]

GWP100 gesamt 80a

Varia

nte

PUR

Varia

nte

WDV

S

Varia

nte

Holzs

tülp

scha

lung

Varia

nte

Fase

rzem

entp

latt

e

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

PEI ne

[MJ/

m2 ]

PEIne gesamt 80a

Treibhauspotential Versauerungspotential Primärenergiebedarf

Außenwand mit PUR-Beschichtung

Wärmedämm- verbundsystem

farbig lasierte Holzstülpschalung

Faserzementplatten


b)

7 mm

Kombinierte Längs- und Ecken ausrunden Scherbeanspruchung vermeiden

Ausführungsqualität

© V Schmid © V Schmid

Upcycling


Studentenpavillon aus Holz, upcycling Polyurethan- pressplatten und Polyurethanbeschichtung

© V Schmid


Herstellung durch Upcycling aus Resten von PU-Dämmplatten

①

②

③ ②

© Puren

© Puren

© Puren


Polyurethan-Pressplatten

© M. Dörbaum, TU-Berlin


© M. Dörbaum, TU-Berlin © M. Dörbaum, TU-Berlin


Purenit® vgl.: Spanplatten

charakteristische Biegefestigkeit 4,5 N/mm² 14 N/mm² charakteristischer E-Modul 500 N/mm² 2150 N/mm²

Rohdichte [kg/m³] B

iege

fest

igke

it [N

/mm

²]

Biegefestigkeit und Rohdichte




© FG Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen, TU-Berlin

purenit®

verrottetes Holz


Anwendungsbeispiel: Feuchtigkeitsgefährdetes Holz

© V. Schmid © Puren


Anwendungsbeispiel: Attikaelement

© Puren © Puren

Prof. Dr.-Ing. Volker Schmid, TU-Berlin © M. Dörbaum, TU-Berlin

© M. Dörbaum, TU-Berlin © M. Dörbaum, TU-Berlin © M. Dörbaum, TU-Berlin

32


Studentenpavillon aus Holz, upcycling Polyurethan-Pressplatten und Polyurethanbeschichtung

© V. Schmid

© V. Schmid

© V. Schmid

33


Studentenpavillon aus Holz, upcycling Polyurethan-Pressplatten und Polyurethanbeschichtung

© V. Schmid © V. Schmid


Die Zukunft des Bauens Recycling im Bau

Prof. Dr.-Ing. Volker Schmid Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren - Verbundstrukturen Institut für Bauingenieurwesen, Technische Universität Berlin

Documents

Holz im Verbund mit Beton LCT - detail.de · Prof. Dr.-Ing. Volker Schmid, TU-Berlin Umwelteinwirkungen 0,4 0,3 Variante PUR Variante WDVS Variante Holzstülpschalung Variante Faserzementplatte