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Auf der Suche nach ökologischen Verbindungsmitteln

für reversible Hybridbauten

Yoshiaki Amino
Erschienen in
Zuschnitt 40: Holz und Stahl
Dezember 2010, Seite 8

Genau genommen sind unsere Holzhäuser Hybridkonstruktionen: Tausende Nägel und eine Menge Holzplanken werden auch heutzutage für ihre Montage benötigt. Neben zahlreichen einfachen Gebäuden in Hybridbauweise zeigte bereits der Kristallpalast von 1851, welche äußerst ehrgeizigen Ziele sich mit Verbindungen aus Holz und Metall verwirklichen lassen.

Eine Reihe leistungsstarker Baumaterialien aus Holz wie z. B. Brettsperrholz wurden entwickelt, die gleich Betonkonstruktionen nicht nur hohe Axialkräfte, sondern auch große Biegemomente aufnehmen können. So kann man sagen, dass die heutigen Holzkonstruktionen durch eine »Hybridisierung« charakterisiert sind.

Holz wird als nachhaltiges Baumaterial geschätzt. Holzkonstruktionen aber verlieren ihre ökologischen Vorteile, je mehr sie mit unökologischen Verbindungsmitteln kombiniert werden. Diesen Widerspruch gilt es zu lösen.

Metall weist eine geringere ökologische Verträglichkeit auf als Holz. Trotzdem bleibt es ob seiner hohen mechanischen Eigenschaften ein wertvolles Baumaterial. Auch ist nicht anzunehmen, dass wir in absehbarer Zeit eine Alternative mit gleichwertigen mechanischen Eigenschaften finden werden. Man kann jedoch den ökologischen Nachteil von Metall durch die Möglichkeit seiner Wiederverwertbarkeit wettmachen. Stahl ist ein recyclingfähiges Material, Aluminiumlegierungen aber haben einen weiteren Vorteil gegenüber dem Werkstoff Stahl: Durch das Einschmelzen des Leichtmetalls kann man bis zu 95 Prozent der Energie, die für die Herstellung des Primärprodukts aus Bauxit gebraucht wird, einsparen. Zusätzlich werden dabei niedrigere Temperaturen benötigt als beim Einschmelzen von Altstahl. Die globalen Aluminiumrecyclingraten sind hoch, sie liegen im Transport- und Baubereich bei etwa 90 Prozent. Aufgrund der Vorteile, die sich aus seiner Festigkeit in Kombination mit seinem leichtem Gewicht und der Wiederverwertbarkeit ergeben, steigt der Aluminiumgehalt in Fahrzeugen, Gebäuden und Verpackungen. Man schätzt, dass die Bestände etwa den siebenfachen Jahresbedarf eines Industrielandes abdecken. Mit Aluminium als besonders recyclingfähigem Metall kann man den ökologischen Wert von Holz-Metall-Hybridbauten erhöhen.

Wir müssen aber generell die Art der Verbindungselemente zwischen Holz und Metall überdenken. Es liegt auf der Hand, dass herkömmliche Verbindungselemente wie Nägel und Schrauben das Recycling von Gebäude erschweren. Zehntausende Nägel herausziehen zu müssen, um es in recyclingfähige Teile zu zerlegen, kann nicht zweckmäßig sein. So betrachtet, sind die heutigen Holzbauten weniger ökologisch, als wir meinen. Wir bauen mit zu vielen kleinen, dübelartigen Verbindungselementen, die fest ins Holz getrieben werden. Dazu kommt, dass die Entsorgung von Holzbauten, in denen Isolierungen, Dichtungen und Beläge mithilfe unterschiedlicher Verbindungselemente am Holz befestigt sind, weitaus schwieriger ist als jene von Stahlbetonbauten.

Nicht nur die Verstärkung der Festigkeit, sondern auch die Vereinfachung der Montage und Demontage stellen neue Anforderungen an Holz-Metall-Hybridbauten dar. Statt zahlloser kleiner Dübel sollten wir uns die Anwendung einiger weniger, jedoch großer Verbindungselemente vorstellen, die mehrere Bauteile und Schichten zusammenfügen. Durch bloßes Lösen dieser Verbindungselemente aus den Gebäuden ließen sich alle Bauteile voneinander trennen. Diese einzelnen Bauteile müssten dann vor dem Recycling nicht weiter zerlegt werden.

Wie können derartige Hybridbauten konkret aussehen? Die Geschichte gibt uns viele Hinweise auf reversible Konstruktionen. Früher wurden Gebäude – äußerst nachhaltig – aus austauschbaren Elementen zusammengesetzt. Man denke an Blockhäuser: Aufeinandergelegte Blockbohlen werden hier durch Zugstäbe, die in den Bohlen stecken, fixiert. Dieselbe Bauweise ist nicht nur mit Holzbohlen, sondern auch mit anderen aneinanderfügbaren Elementen wie Platten und Balken möglich.

Uns fehlt das letzte Puzzleteilchen für Hybridsysteme, das imstande ist, Gebäudeteile aus Holz und Metall zusammenzuhalten. Dies gilt es zu entwickeln. Dieses Kernstück darf nicht aus vielen kleinen Dübeln bestehen, sondern muß aus einem Material sein, das stark genug ist, um hohen Belastungen standzuhalten, und das selbstverständlich selbst recyclingfähig ist.

Text: Yoshiaki Amino
  • geboren 1967 in Japan
  • Master of Engineering (Architecture), Universität Tokio, Japan
    Assistent an der epf Lausanne und am Institut für Architekturwissenschaften, Tragwerksplanung und Ingenieurholzbau der TU Wien (ITI)
  • seit 2010 Universitätsprofessor für Baukonstruktion an der Hosei Universität in Tokio

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© Mizuho Kyogoku, Koichi Murata

Text

Yoshiaki Amino
  • geboren 1967 in Japan
  • Master of Engineering (Architecture), Universität Tokio, Japan Assistent an der epf Lausanne und am Institut für Architekturwissenschaften, Tragwerksplanung und Ingenieurholzbau der TU Wien (ITI)
  • seit 2010 Universitätsprofessor für Baukonstruktion an der Hosei Universität in Tokio

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