ReCon: Entwicklung eines resilienten Klett-Verbindungs-Systems zur anpassungsfähigen Montage von Bauteilkomponenten im Hochbau
Kurzbeschreibung
Ausgangssituation/Motivation
Klimaneutralität im Hochbau erfordert einen ganzheitlichen Lösungsansatz wie Resilienz und Kreislaufwirtschaft, und damit Gebäude mit der Fähigkeit zur Anpassung an neue Anforderungen, welche unter anderem aus klimatischen Veränderungen sowie aus Funktions- und Nutzungswechsel resultieren.
Aus gängiger Füge-, Bau- und Planungspraxis entstehen jedoch heterogene, auf Effizienz optimierte Materialverbünde und Gebäude, wodurch diese auf nur eine Nutzung abgestimmt und somit unflexibel hinsichtlich ihrer situativen Anpassung sind. Ebenso sind gegenwärtig kaum entsprechende Informationen oder Daten über verbaute Baukomponenten gegeben, hierzu ist Datenmanagement hinsichtlich der Resilienz der Gebäude sowie der Stadt als "Bauteil-/Baustoff-Ressource" schwierig.
Inhalte und Zielsetzungen
Zur Erreichung von Klimaneutralität schlägt dieses Projekt die Etablierung des Klettverbindungssystems als resilientes und intelligentes Verbindungssystem im Bauwesen, für die effektive und rückbaufähige Sanierung von Bestandsgebäuden, sowie für den kreislauffähigen und damit wiederverwendbaren Neubau vor.
Projektziel ist die Verifikation der Anwendbarkeit des Klettverbindungssystems zwischen Bauteilen unterschiedlicher Funktion und Nutzung, zwischen kurzlebigen und langlebigen sowie materiell heterogenen Komponenten der Primärstruktur (Tragwerk) und Sekundärstruktur (Ausbau) sowie in weiterer Folge Tertiärstruktur (TGA).
Den Untersuchungsgegenstand bilden "klettfähige" Rohbauteile aus Beton und Holz sowie das Gegenstück in Form eines "Klettmontagemittels". Diese werden mit industriellen Klettkomponenten kombiniert, zudem werden Digitalisierungs- und Sensortechnologien für ein Bauteildatenmanagement, beispielsweise anhand von Material Pass-Ports[1, 2] und digitalen Wasserzeichen[3] integriert.
Mit dem Ziel einer Steigerung der Nachhaltigkeit wird in grundlegenden Experimenten zudem die Herstellung von Klettkomponenten aus den Werkstoffen Beton-, Holz und Papierwerkstoffen untersucht.
Dahingehend bilden die vorangehenden Projekte "Klett-TGA" und "Piezo-Klett" wie auch die Dissertation "Klettbeton" den Ausgangspunkt.
Methodische Vorgehensweise
Das Projekt wird auf bautechnischer, papiertechnischer und elektrotechnischer, ergänzt um die digitale Ebene umgesetzt. Hierzu erfolgt in zwei sich wiederholenden Phasen die Entwicklung von Konzepten anhand von Kreativitätstechniken, wie Entwurfstechniken, Brainstorming und Konstruktionsmethoden.
Eine fortlaufende Recherche und Analyse von Fachliteratur wirken hierbei unterstützend. Zudem wird eine Potentialabschätzung und Bewertung der Konzepte anhand einer Nutzwertanalyse, als auch eine Verifizierung ausgewählter Konzepte im Labor, anhand von Herstellungsversuchen, mechanischen Versuchen und Simulationen durchgeführt.
Erwartete Ergebnisse
Das angestrebte Ergebnis besteht in einer Verifikation des Verbindungssystems durch ausgewählte anwendungsspezifische mechanische Messdaten zu Tragfähigkeit, Gebrauchstauglichkeit und/oder Dauerhaftigkeit.
Wie auch durch qualitative Analyse der Erfahrungswerte aus der Herstellung der Versuchskörper bzw. Muster von Klettkomponenten aus Beton, Holz und Papierwerkstoffen, sowie durch die Entwicklung von technologischen Ansätzen eines Bauteildatenmanagements an Bauteilschnittstellen.
Zudem wird ein fachübergreifender Erkenntnisgewinn im Hinblick auf Anwendung des Klettverbindungssystems in Architektur und Bauwesen sowie innovativer Bauteilfertigung erwartet.
Verweise
[1] Heinrich, M./Lang, W.: Materials Passports – Best Practise (BAMB), 2019
[2] Dourlens-Quaranta, S./Carbonari, G./De Groote, M./Borragán, G./De Regel, S./Toth, Z./Volt, J./Glicker, J.: Study on the Develompent of a European Union Framework for Digital Building Logbooks – FINAL REPORT, Belgium 2020
[3] AIM – European Brands Association: Digital Watermarks/Initiative HolyGrail 2.0, Brüssel 2021
Projektbeteiligte
Projektleitung
Technische Universität Graz, Institut für Architekturtechnologie
Projekt- bzw. Kooperationspartner:innen
- Technische Universität Graz, Labor für Konstruktiven Ingenieurbau
- Technische Universität Graz, Institut für Biobasierte Produkte und Papiertechnik
- Axtesys GmbH, Graz
- NET-Automation GmbH, Zeltweg
Kontaktadresse
Technische Universität Graz
Institut für Architekturtechnologie
Rechbauerstr. 12/I
A-8010 Graz
Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Architekt Roger Riewe (Projektleitung)
Tel.: +43 (316) 873 6300
E-Mail: riewe@tugraz.at
Web: http://www.iat.tugraz.at/
Dipl.-Ing. Dr.techn. Matthias Raudaschl (Stellvertretende Projektleitung)
Tel.: +43 (316) 873 6808
E-Mail: matthias.raudaschl@tugraz.at
DI Toni Levak (Universitätsassistent)
Tel.: +43 (316) 873 6307
E-Mail: toni.levak@tugraz.at