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Modularer Massivbau: demontierbares Baukastenprinzip

Die Vorteile einer rezyklierbaren Bauweise liegen auf der Hand, neben der Optimierung des Energieverbrauchs werden Abfällen und Emissionen reduziert. Recycling ist nichts Neues: Seit Jahrzehnten recyceln wir Kunststoffe, Metall, Glas und kleinere Gebrauchsgegenstände wie Elektrogeräte. Mülltrennung und Wertstoffhöfe sind hierzulande jedem Kind ein Begriff. Auch Secondhand-Mode, Tauschbörsen und Sharingplattformen sind Ausdrucksformen der Mehrfachnutzung und zeigen ein breites Bewusstsein in der Gesellschaft über den Wert der Güter. Allein im Großen stockt die Motivation zur Trennung und Wiederverwendung. In dem Forschungsprojekt mit dem etwas sperrigen Titel „Rezyklierbare modulare massive Bauweisen“, kurz ReMoMaB, beschäftigt sich Prof. Dr.-Ing. Wolfram Jäger vom Lehrstuhl für Tragwerksplanung der TU Dresden mit den Grundprinzipien vollkommen rezyklierbaren Bauens.

Bilder alle: TUD – Lehrstuhl für Tragwerksplanung, Prof. Dr.-Ing. Wolfram Jäger

Am Ausgangspunkt der Überlegungen von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Jäger und seinem Forschungsteam stand die Erschaffung eines vollkommen rezyklierbaren, im Betrieb emissionsfreien und energetisch autarken Gebäudes. Es entstand die Idee, die urbane massive Bauweise hinsichtlich ihres Potenzials in Bezug auf die Wiederverwendung ihrer einzelnen Bestandteile genau unter die Lupe zu nehmen. Status Quo auf der Baustelle ist das Fügen im Verbund. Das bedeutet, verschiedenartige Materialien wie Styropor, Kunststoff, Beton und Stahl werden durch flüssige Verbundstoffe zusammengefügt. Das Ergebnis ist extrem stabil für eine sehr lange Zeit – die oft weit über die Nutzungsdauer der Häuser hinausreicht und danach kaum wieder rückgängig gemacht werden kann. „Andere Industriezweige sind da wesentlich weiter. In der Automobilindustrie ist nach dem Ende der Nutzungsperiode eine sortenreine Trennung und Rückführung von nahezu 100 % üblich. Die Industrie wird in die Verantwortung genommen und nimmt diese auch wahr“, so Jäger. „Mauerwerk erfüllt an sich bereits einen Teil der notwendigen Voraussetzungen zur Trennung“, erklärt Jäger weiter. „Es ist massiv, modular aufgebaut und theoretisch demontabel, wenn trocken gearbeitet wird. Plansteine sind so präzise gefertigt, dass sie – ähnlich des Lego-Systems – trocken gefügt werden können. Mit kleinen Einzelbausteinen lassen sich variable Raumgrößen und -formen ohne zusätzliche Elemente wie Schaltafeln o.ä. herstellen. Die Formenvielfalt und Gestaltungsfreiheit wird nicht eingeschränkt. Wenn das Prinzip konsequent durchgehalten wird, kann das Mauerwerk nach der Nutzungsdauer problemlos wieder rückgebaut werden.“

Dabei muss auf die unterschiedliche Lebensdauer der einzelnen Bauteile eingegangen werden. Teile des Innenausbaus sind einem intensiveren Gebrauch ausgesetzt und müssen nach kurzer Zeit erneuert werden, während die Konstruktion in der Regel die gesamte Lebensspanne des Gebäudes überdauert. Dem entsprechend wurde für das Forschungsprojekt eine Schichtenlösung entwickelt, die die Erneuerung der Gebäudehülle und des Innenausbaus unabhängig von der Konstruktion erlaubt. Innerhalb der einzelnen Schichten gewährleisten punktförmige Verbindungen einfaches Fügen und Lösen von Hand. Für eine dauerhafte und stabile Verbindung werden dabei von dem Forschungsteam unterschiedliche Techniken untersucht: vom Schrauben über Klipsen und Klettverbindungen bis hin zum Spannen. Im Versuch erfüllt die eigene Auflast einen Großteil der statischen Forderungen, an einigen Stellen muss zur Aussteifung mit Verspannungen gearbeitet werden. Baustein der Wahl ist ein Stein mit kreuzförmigem Verbindungspunkt, der nach allen Seiten Andockmöglichkeiten für Haustechnik, Fassade und Ausbau bietet. Dafür werden in den Steinen Hohlräume vorgesehen, in denen die Leitungen geführt werden können. Der Ausbau kann beinahe klassisch in Trockenbau erfolgen. Auch die vorgehängte Fassade funktioniert größtenteils konventionell.

Rechts: Quelle: Brand, S.: How Buildings Learn. New York: Viking Penguin, 1994.

Die Schwierigkeiten liegen nach Ansicht der Forscher vor allem bei den Fugen. Nasse Fugen sind bei Rohbau und Ausbau üblich, um Toleranzen auszugleichen und eine homogene Oberfläche zu erzeugen. Wie die entstehenden Lücken und Spalten optisch und bauphysikalisch kompensiert werden können, bedarf noch weiterer Untersuchungen und Ideen. Um die Ergebnisse zu überprüfen und für Problemstellungen Lösungen zu erarbeiten, konzipieren die Ingenieure ein Musterhaus nach den sich selbst auferlegten Prinzipien und nehmen eine energetische Bewertung vor. Im Verhältnis zur konventionellen Bauweise wird mehr Material verbraucht, aufgrund der Demontierbarkeit zeigt die Produktbilanz jedoch einen absoluten Gewinn. Muster vollrezyklierbarer modularer massiver Bodenplatten, Wände, Gebäudeecken, Fassaden und Ausbauteile waren bereits 2013 auf der Messe BAU in München ausgestellt. Als Notwendigkeit erachtet Prof. Dr.-Ing. Jäger in erster Linie ein Umdenken bei Planern, Bauherren und allen am Bau Beteiligten. Dabei geht es um eine Rückbesinnung. Denn modulgerechtes Konstruieren war Jahrhunderte lang das Maß der Dinge beim Mauerwerksbau. Im Laufe der Zeit, verstärkt mit dem Siegeszug des Beton, geriet die Maßordnung der Ziegelsteine beinahe in Vergessenheit. Für die neuartigen, modularen Systeme muss sich das Rasterdenken bis zum Ausbau durchziehen. Das nächste Ziel der beteiligten Planer ist nun die Umsetzung eines kompletten Experimentalbaus. Die Suche nach Partnern läuft bereits.

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Wolfram Jäger ist Leiter des Lehrstuhls für Tragwerksplanung der Technischen Universität Dresden und Gesellschafter und Berater von Jäger Ingenieure GmbH und Jäger und Bothe Ingenieure GmbH. Weiterhin ist er Vorsitzender der Landesvereinigung der Prüfingenieure für Bautechnik in Sachsen e.V. sowie UNESCO/ICOMOS-Experte für Konstruktionsbelange bei Weltkulturerbe-Missionen. Nach dem Studium des Bauingenieurwesens mit Fachrichtung Konstruktiver Ingenieurbau, Schwerpunkt Baumechanik an der Technischen Universität Dresden promovierte Jäger im Jahr 1977, um im Anschluss seine universitäre Laufbahn als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl Baustatik der TU Dresden weiterzuführen. 1996 wurde der durch die Freie Hansestadt Bremen zum Professor ernannt, übernahm 1997 die Professur für Baukonstruktion an der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Sozialwesen Zittau/Görlitz und 1998 die Professur des Lehrstuhls für Tragwerksplanung an der TU Dresden. Von 2006 bis 2009 war Jäger Dekan der Fakultät Architektur. Er ist Mitglied in diversen Gremien und zeichnet für zahlreiche Forschungsvorhaben sowie über 200 wissenschaftliche Veröffentlichungen und Fachvorträge im In- und Ausland verantwortlich.

Vortrag von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Jäger, Technische Universität Dresden, im Rahmen der fünfteiligen Veranstaltungsreihe „Die Zukunft des Bauens“, veranstaltet von DETAIL research und der Forschungsinitiative Zukunft Bau des BMUB und BBSR in Berlin. 

Weitere Informationen zu den Projektpartnern: 
TU Dresden, Fakultät für Architektur, Lehrstuhl für Tragwerksplanung
Universität Stuttgart, Institut für Leichtbau, Entwerfen und Konstruieren
WSGreenTechnologies GmbH, Stuttgart

Projekt gefördert durch:
Forschungsinititative Zukunft Bau
XELLA Technologie- und Forschungsgesellschaft mbH 

Stichworte:
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