Design for Disassembly: Ein neuer Nachhaltigkeitsansatz im Holzbau

Das Design for Disassembly (DfD, Design für Demontage) ist ein Planungsansatz, der die Demontage und Wiederverwendung von Bauelementen erleichtern soll und damit die Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft im Bausektor fördert. Mit dieser Methode kann die Lebensdauer der Werkstoffe verlängert, Abfall reduziert und die Instandhaltung der Gebäude erleichtert werden.

Um mehr über die Anwendung von DfD bei Holzgebäuden zu erfahren, befragten wir Andrea Polastri, Bauingenieur und Forscher am Istituto per la BioEconomia (IBE, Institut für BioÖkonomie) des Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR, Nationaler Forschungsrat), in dem er das Labor für mechanische Prüfungen leitet.

1. Können Sie uns kurz erklären, was die Aufgabe des Istituto di Bioeconomia (IBE) ist, und welche spezifische Rolle es innerhalb des Nationalen Forschungsrats (CNR) einnimmt?

Das IBE ist ein Institut des CNR, das Forschung in verschiedenen Bereichen betreibt, unter anderem in der Agrarmeteorologie, zum Klimawandel und bei der Untersuchung von Holz. Der Sitz in St.Michael an der Etsch, und insbesondere das Labor für mechanische Prüfungen, sind auf die mechanische Charakterisierung von Bauholz und die Durchführung von Tests für die Zertifizierung der Produkte, wie BSP und verwandte Komponenten, spezialisiert. Ein wesentlicher Aspekt unserer Tätigkeit ist die Zusammenarbeit mit den Unternehmen, die es uns ermöglicht, neuartige Lösungen auf dem Gebiet der Holzkonstruktionen zu entwickeln und zu prüfen.

2. Ihre jüngste Forschung konzentriert sich auf RING, einen neuen Verbinder für Konstruktionen aus BSP. Welche Ziele wurden von Anfang an festgelegt, und warum ist die Erforschung von Holzverbindungen heute, und vor allem unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit, so wichtig?

Ziel der Untersuchung war es, einen Verbinder zu entwickeln, der nicht nur herausragende mechanische Leistungen garantiert, sondern auch einfach zu montieren ist. Der Markt bietet viele Lösungen, von denen die meisten jedoch genagelte oder geschraubte Platten vorsehen, wodurch die Montage und Demontage erschwert wird.

Wir haben uns auf die Vorfertigung konzentriert und ein System geschaffen, das die Vormontage im Werk und eine einfachere Verlegung auf der Baustelle ermöglicht. Der Verbinder sollte das Fehlerrisiko verringern, von nur einem Anwender montiert werden können und eine in die Wand integrierte Verbindung ermöglichen, um die Festigkeit der Konstruktion zu verbessern und die Exzentrizität der Spannungen zu reduzieren.

Ausgehend von diesen Anforderungen entstanden RING60T und RING90C.

• RING60T ist ein rohrförmiger Verbinder und ausgelegt für den Anschluss von Holzelementen in verschiedenen Konfigurationen (Wand-Wand, Wand-Decke usw.). Er ist so konzipiert, dass er Vielseitigkeit und Festigkeit in tragenden Verbindungen gewährleistet.

• RING90C ist eine für das Design for Disassembly optimierte Version, die mit nur einem Bolzen auskommt, um Holz-Holz-, Holz-Beton- und Holz-Stahl-Verbindungen zu schaffen, sodass der Rückbau einfach und schnell erfolgen kann.

Das Design to Disassembly steht im Einklang mit der wachsenden Nachfrage nach vorgefertigten und temporären Gebäuden, wie denen für die Olympischen Spiele oder ähnliche Sportveranstaltungen. Daher ist es wichtig, Verbindungssysteme zu haben, die eine schnelle und effiziente Montage und Demontage ermöglichen. Design for Disassembly ist die Zukunft.

3. Was ist Design for Disassembly? Können Sie uns mit einfachen Worten erklären, was Design for Disassembly wirklich bedeutet und warum es ein entscheidendes Konzept für die Zukunft des Holzbaus ist?

Design for Disassembly ist ein Planungsansatz, der die Fertigung von Gebäuden vorsieht, deren Komponenten einfach abgebaut, zurückgewonnen und wiederverwendet werden können.

Dieses Konzept ist für die Zukunft von Holzkonstruktionen wegweisend, denn es fördert die Nachhaltigkeit, reduziert Abbruchmaterial und erleichtert die Anpassbarkeit und Instandhaltung der Gebäude im Laufe der Zeit.

4. „RING“ wurde also entsprechend den Grundsätzen des Design for Disassembly entworfen. Welche Merkmale sind besonders hervorzuheben?

Der Verbinder RING, speziell RING90C, ist aufgrund seiner Gestaltung einfach zu montieren und zu entfernen, wodurch das Risiko von Fehlern während der Montage verringert wird. In den Verbinder wurden Führungen integriert, welche die Installation der Schrauben erleichtern, sodass eine einzelne Arbeitskraft die Montage auf nur einer Seite der Wand durchführen kann. Da der Verbinder in die Wand eingelassen ist, bietet er darüber hinaus eine höhere mechanische Festigkeit und reduziert die Exzentrizität der Spannungen. Nur ein Bolzen, und die Befestigung ist fertig.

5. Vorfertigung und Montage: In Ihrem Artikel betonen Sie, dass das Konzept des RING-Verbinders sowohl die Tätigkeiten im Werk als auch auf der Baustelle vereinfacht. Wie hängen diese Aspekte mit Design for Disassembly zusammen?

Die Vorfertigung ermöglicht eine Montage der Komponenten in einer kontrollierten Umgebung, wodurch höhere Präzision und Qualität gewährleistet werden. Ein Projekt, das den Grundsätzen des DfD folgt, muss von Anfang an für eine Demontage geeignete Verbindungen einplanen. Die Vorfertigung ermöglicht die präzise Montage des Verbinders im Werk und garantiert höhere Qualität, wobei die Montagezeiten und die Exposition der Holzelemente gegenüber Witterungseinflüssen reduziert werden. Die Verwendung von genormten Elementen erleichtert die Montage und Demontage zusätzlich.

6. Sie haben für diese Untersuchung über 100 experimentelle Prüfungen durchgeführt. Können Sie uns die interessantesten Ergebnisse bereits nennen?

Die Tests haben gezeigt, dass der Verbinder RING bei geringerem Platzbedarf eine Festigkeit aufweist, die mit der von herkömmlichen Verbindern vergleichbar ist. Darüber hinaus zeigte der Verbinder ein duktiles Verhalten, ohne Sprödbrüche oder plötzliche Brüche, wodurch eine höhere bauliche Sicherheit gewährleistet wird.

Ein Bruch entsteht bei hohem Verformungsgrad und bei Einwirkung einer beachtlichen Duktilität. Bei einem duktilen Bruch verformt sich die Verbindung, ohne plötzlich zu versagen. Hierdurch wird ein Dominoeffekt vermieden, und das mechanische Verhalten der Verbindung wird verbessert.

7. Der Verbinder RING eignet sich auch für Hybridkonstruktionen aus Holz und anderen Baustoffen. Können Sie uns verdeutlichen, inwiefern?

Der Verbinder RING wurde in verschiedenen Konfigurationen getestet, darunter Holz-Holz-, Holz-Stahl- und Holz-Beton-Verbindungen, wobei er verschiedenen Belastungen, wie Scher-, Zug- und Schrägkräften ausgesetzt war.
Auch wenn die Verbindung in einer Kombination von Holz mit anderen Baustoffen montiert wird, bleibt das Tragverhalten unverändert.
Dies bedeutet, dass die Zertifizierungen, die durch experimentelle Prüfungen und eine klare und umfassende Berechnungsmethode unterstützt werden, auch auf Hybridkonfigurationen ausgedehnt werden können, beispielsweise Holz-Stahl-Gebäude. Das Projekt ist das Ergebnis der Zusammenarbeit von Forschung und Industrie, bei der Kompetenzen und gemeinsame Ziele kombiniert werden, um bestehende Lösungen zu verbessern und neue zu entwickeln. Ein Weg, der in Synergie mit Rothoblaas zur Entstehung eines spezifischen Verbinders für das Design for Disassembly geführt hat: nicht ein Verbinder, sondern der Verbinder.

8. Sie erwähnten die Synergie mit Rothoblaas. Wie wichtig ist die industrielle Unterstützung, um die Philosophie des Design for Disassembly in großem Maßstab umzusetzen?

Die Entwicklung von Produkten wie RING, aber auch vieler anderer Lösungen aus dem Rothoblaas-Katalog, ist unerlässlich, um diesen konstruktiven Ansatz zu fördern. In einigen Fällen geht die Industrie vorzeitig auf die Anforderungen des Sektors ein und bietet Werkzeuge, die das Design for Disassembly zu einer konkreten und umsetzbaren Wahl machen. Die Investition in diese Philosophie führt zu einer kontinuierlichen Erweiterung des Angebots an Verbindern, die für DfD konzipiert wurden, darunter Lösungen wie SLOT, RADIAL und RING.