Kreislauffähiger Holzbau

Kreislauffähiger Holzbau

Sandra Schuster

Stephan Birk

Praxis

Impressum

Autorinnen und Autoren

Sandra Schuster Stephan Birk

mit Beiträgen von: Gerhard Fink, Sonja Geier, Jürgen Graf, Hermann Kaufmann, Konrad Merz, Regina Pötzinger-Horn, Klaus Richter, Rupert Seidl, Johannes Sonnweber Mohr, Marieke Stritzke, Kathrin Theilig, Jan L. Wenker

Projektbeispiele: Johannes Daiberl, Tabea Huth, Katja Jakesch, Alexander Lukas, Marieke Stritzke, Kathrin Theilig

Zeichnungen: Dirk Wagner (Grafiken Theoriekapitel), Elisabeth Quirl (Zeichnungen Projektbeispiele)

studentische Mitarbeitende: Sebastian Blüml, Benedikt Pfuhlmann, Elisabeth Quirl, Leon Julian Seyffer

Verlag

Redaktion: Jana Rackwitz (Projektleitung, Layout und Lektorat), Anne Schäfer-Hörr (Projektleitung)

redaktionelle Mitarbeit: Laura Traub

Korrektorat: Sandra Leitte

Coverdesign nach einem Konzept von: Kai Meyer

Zeichnungen: Barbara Kissinger

Herstellung und Produktion: Simone Soesters

Reproduktion: ludwig:media, Zell am See (AT)

Druck und Bindung: Beltz Grafische Betriebe, Bad Langensalza (DE)

Papier:

Peydur lissé (Umschlag), Magno Volume (Innenteil)

Verlag: DETAIL Architecture GmbH Messerschmittstr. 4, 80992 München (DE) detail.de books@detail.de © 2026, erste Auflage

ISBN 978-3-95553-682-4 (Print) ISBN 978-3-95553-683-1 (E-Book)

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Titelfoto: Eckhart Matthäus

Handlungsrahmen Holzbau

Sandra Schuster, Kathrin Theilig

Anmerkungen

[1] UN Environment Programm (UNEP): 2022 Global status report for buildings and construction. Nairobi 2022

[2] Eurostat: Waste generation by economic activities and housholds 2022. Luxemburg 2024, https://ec.europa.eu/eurostat/statistics-explained/ SEPDF/cache/1183.pdf

[3] Richtlinie (EU) 2024/1275 (EPBD) des Europäischen Parlaments und des Rates vom 24. April 2024 über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden

[4] ebd.

[5] Churkina, Galina u. a.: Buildings as a global carbon sink. In: Nature Sustainability 3/2020, S. 269 –276, doi: 10.1038/s41893-019-0462-4

[6] Blömer, Theresa Laura u. a.: EDUwood – Klimaschutzpotenzial Holzbau am Campus der Technischen Universität Nürnberg. Forschungsbericht. TU München 2024, doi: 10.14459/2025md1782880; Vollmer, Michael u. a.: ECO+: Auf dem Weg zu positiven Umweltwirkungen von Quartieren. TU München 2025, doi: 10.14459/2025MD1783467

[7] Hafner, Annette: Lebenszyklusanalyse zur Quantifizierung der Umweltwirkungen. In: zuschnitt 65/2017, S. 6f.

Das Bauwesen befindet sich angesichts der Klimakrise in einem grundlegenden Transformationsprozess, den Planende aktiv mitgestalten können. Mit einem Anteil von rund 37 % an den weltweiten Treibhausgasemissionen trägt der Gebäudesektor wesentlich zum Klimawandel bei [1]. Dabei entstehen Emissionen nicht nur im Gebäudebetrieb, sondern auch in den vorund nachgelagerten Phasen wie Herstellung, Transport, Errichtung, Rückbau und Entsorgung (Abb. 1). Diese grauen Emissionen (embodied carbon), also durch Material und Bauprozesse verursachten Treibhausgasemissionen, rücken zunehmend in den Fokus, da die Betriebsemissionen mit dem Ausbau erneuerbarer Energien sinken. Für eine realistische Klimabilanz müssen daher Emissionen über den gesamten Lebenszyklus hinweg betrachtet werden. Gleichzeitig erzeugt die Baubranche über 38 % des Abfallaufkommens in der Europäischen Union, was mehr als 850 Millionen Tonnen pro Jahr entspricht [2]. Ein kreislaufgerechter Holzbau bietet hier erhebliches Potenzial: Er kann Treibhausgasemissionen reduzieren sowie ressourceneffiziente und abfallarme Bauweisen fördern, insbesondere durch kreislauffähig konzipierte Konstruktionen.

Regulatorische Entwicklungen

Auf europäischer Ebene zeichnen sich hierfür klare regulatorische Entwicklungen ab. Mit der überarbeiteten Gebäuderichtlinie (Energy Performance of Buildings Directive – EPBD) [3] und dem Bewertungsrahmen Level(s) wurden Instrumente geschaffen, die neben Betriebsemissionen zunehmend auch Emissionen aus der Herstellung und Errichtung von Gebäuden berücksichtigen.

Ergänzend setzt die EU-Taxonomie als Klassifikationssystem für nachhaltige wirtschaftliche Tätigkeiten verbindliche Maßstäbe für nachhaltige Investitionen, indem sie Nachweise zu Lebenszyklusemissio-

nen fordert. Diese Anforderungen gelten bisher für Gebäude ab einer Bruttogrundfläche von 5000 m2, perspektivisch ist eine Ausweitung auf weitere Gebäudekategorien absehbar. Damit geraten Investierende, Projektentwickelnde und Bauherrschaften zunehmend in die Verantwortung, Umweltwirkungen bereits in der Bedarfsplanung systematisch und transparent zu berücksichtigen. Auf nationaler Ebene zeigen sich erste Umsetzungen dieser Entwicklung. In Deutschland werden Treibhausgasemissionen über den gesamten Lebenszyklus bisher vor allem über Förderprogramme wie den Klimafreundlichen Neubau (KFN) oder das Qualitätssiegel Nachhaltiges Gebäude (QNG) berücksichtigt, eine gesetzliche Pflicht besteht jedoch noch nicht. Andere europäische Länder gehen hier bereits weiter: In Dänemark gelten seit 2023 CO2-Grenzwerte für lebenszyklusbasierte Treibhausgasemissionen (CO2Äquivalente) für Neubauten ab einer Bruttogrundfläche von 1000 m2, die bis 2029 schrittweise verschärft werden. Ergänzt wird dies durch Anreize für die Verwendung zirkulärer Baustoffe, die in bestimmten Anwendungsfällen vorübergehend mit null Emissionen bilanziert werden [4]. Die Beispiele verdeutlichen, dass lebenszyklusbezogene Anforderungen im Bauwesen nicht als Sonderregelungen zu verstehen sind, sondern als Vorboten eines sich europaweit etablierenden Standards. Damit verschiebt sich der Fokus regulatorischer Anforderungen zunehmend in frühe Planungsphasen. Entscheidungen zu Tragwerk, Konstruktionsart und Materialwahl lassen sich im weiteren Projektverlauf nur noch begrenzt beeinflussen, prägen jedoch die Umweltwirkungen eines Gebäudes über Jahrzehnte hinweg.

Lebenszyklusanalyse

Die Ökobilanz bzw. Lebenszyklusanalyse (Life Cycle Assessment – LCA) ermöglicht

es, Ressourceneinsatz und Umweltwirkungen von Produkten und Dienstleistungen über deren gesamten Lebenszyklus hinweg zu analysieren und zu bewerten. Für Gebäude lassen sich Ökobilanzen auf verschiedenen Ebenen erstellen: von einzelnen Materialien und Bauteilen über Prozesse bis hin zu Gebäuden. Voraussetzung für belastbare und vergleichbare Ergebnisse ist ein einheitliches Vorgehen. DIN EN ISO 14 040:2021-02 definiert hierfür die grundlegenden Prinzipien und Rahmenbedingungen, während DIN EN ISO 14 044:2021-02 die konkreten Anforderungen und Vorgehensweisen festlegt. Für Gebäude konkretisiert DIN EN 15 978 die Bilanzierung entlang des gesamten Lebenszyklus und unterscheidet dabei die Phasen A1– A3 (Herstellung), A4– A5 (Errichtung), B1– B7 (Nutzung) sowie C1–C4 (End-of-Life). Damit lassen sich bereits in frühen Planungsphasen wichtige Umweltwirkungen, insbesondere das Treibhauspotenzial (Global Warming Potential – GWP) belastbar abschätzen, Einsparpotenziale frühzeitig erkennen und planerisch wirksam integrieren. Potenziale aus Wieder- und Weiterverwendung sowie Recycling werden im Modul D separat ausgewiesen, fließen jedoch nicht in die regelkonforme Bilanz ein. Gerade für kreislauffähige Bauweisen stellen die methodisch konsistente Abbildung von Einsparpotenzialen aus vermiedenen Herstellungs- und Entsorgungsprozessen sowie ein effizienter Umgang mit Ressourcen eine zentrale Herausforderung dar, da Wiederund Weiterverwendung bislang nur eingeschränkt bilanziell berücksichtigt wird. Zudem ist eine nachhaltige Waldbewirtschaftung ein grundlegender Aspekt bei der Verwendung biogener Baustoffe (Abb. 2). Vor diesem regulatorischen Hintergrund gewinnt Holz zunehmend an Bedeutung. Während seines Wachstums bindet Holz Kohlenstoffdioxid (CO2) aus der Atmosphäre und speichert es langfristig als bio-

genen Kohlenstoff. Holz aus nachhaltiger Waldbewirtschaftung kann damit als langfristiger Kohlenstoffspeicher wirken und die Treibhausgasbilanz eines Bauwerks verbessern [5]. Aufgrund der langen Lebensdauer von Gebäuden gewinnt dieser Speichercharakter besonders an Bedeutung. In den aktuellen Datensätzen zur Ökobilanz ist für Holz allerdings häufig ein Endof-Life-Szenario der thermischen Verwertung hinterlegt. Dadurch wird der gespeicherte Kohlenstoff am Lebensende als CO2 freigesetzt. Wiederverwendung oder Kaskadennutzung können derzeit in Zertifizierungen und Förderprogrammen wie dem QNG-Siegel noch nicht berücksichtigt werden. Studien zeigen, dass Holzbauweisen selbst bei zugrunde gelegter thermischer Verwertung gegenüber mineralischen Konstruktionen 27– 38 % geringere Treibhausgasemissionen verursachen. Holztafelbauweisen schneiden dabei in der Regel besser ab als Holzmassivbauweisen [6]. Damit positioniert sich der Holzbau nicht nur als konstruktive Alternative, sondern als Bauweise, die in besonderer Weise mit den aktuellen umweltund klimapolitischen Zielsetzungen kompatibel ist.

Die langfristige Einlagerung von Holz in Gebäuden bietet nicht nur klimapolitische Vorteile, sondern eröffnet auch spezifische Potenziale im Umgang mit Ressourcen. Kreislauffähige Materialien und Konstruktionen machen Gebäude zu Materialbanken, deren stoffliche und finanzielle Werte über Generationen hinweg gesichert bleiben können. Wird Holz kreislaufgerecht eingesetzt, kann es am Ende des Lebenszyklus stofflich wieder- und weiterverwendet werden. Der Kohlenstoffspeicher bleibt damit erhalten, und Emissionen aus der thermischen Verwertung lassen sich vermeiden. Zugleich senkt eine verlängerte Nutzungsdauer den Bedarf an Primärrohstoffen. Eine kaskadische Nut-

zung verstärkt diesen Effekt, indem Holz nach der Wiederverwendung mehrfach stofflich genutzt werden kann, bevor es energetisch verwertet wird (siehe „Kaskadische Nutzung von Holz“, S. 28ff.).

Um diese Potenziale künftig voll ausschöpfen zu können, sind jedoch regulatorische Weiterentwicklungen erforderlich: Bei der Ökobilanz müssen die Zuordnung von Emissionen über mehrere Lebenszyklen sowie differenzierte End-of-Life-Szenarien zwischen thermischer und stofflicher Verwertung präziser abgebildet werden. Zudem sollten die Kaskadennutzung von Holz und Holzwerkstoffen normativ ermöglicht und die Bewertung von Materialwerten bei Kostenberechnungen und Kreditvergaben stärker berücksichtigt werden. Damit rücken Fragen der Demontierbarkeit, Trennbarkeit sowie Dokumentierbarkeit stärker in den planerischen Fokus. Die Art und Weise, wie Gebäude entworfen und gefügt werden, entscheidet maßgeblich darüber, ob und in welchem Umfang ein Rückbau sowie die anschließende Wieder- und Weiterverwendung tatsächlich realisierbar sind. Das Klimaschutzpotenzial von Holz, seine Rolle als Kohlenstoffspeicher und die wachsenden regulatorischen Anforderungen definieren gemeinsam den Handlungsrahmen für den Holzbau. Holz ist damit nicht nur eine bauliche Alternative mit hohem ästhetischem Potenzial, sondern ein strategisches Instrument zur Transformation des Bauwesens. Für Planende bedeutet dies, dass Entwurfsentscheidungen zunehmend im Spannungsfeld von Gestaltung, Konstruktion und regulatorischen Rahmenbedingungen getroffen werden und weit über das einzelne Projekt hinauswirken.

1 Der Anteil der Gebäude am globalen Endenergieverbrauch im Jahr 2021 betrug 34 % inklusive Betrieb und baubezogener Industrieprozesse. 2 Lebenszyklus eines Bauprodukts: von nachhaltiger Rohstoffgewinnung über Herstellung, Nutzung und Rückbau bis zu Wiederverwendung und Recycling (CO2-Bilanz entlang der Phasen A – D)

Themenfelder der Kreislaufwirtschaft

Sandra Schuster

1 Überblick über die Themenstruktur und die zugeordneten Themenfelder für den kreislauffähigen Holzbau.

Um das kreislauffähige Bauen mit Holz zu etablieren, ist das Zusammenspiel mehrerer Handlungsfelder erforderlich. Dazu zählen politische und regulatorische Rahmenbedingungen, technologische Entwicklungen, Fragen der Planung und Umsetzung, Materialwahl und Konstruktion, einheitliche Bewertungssysteme sowie wirtschaftliche Anreize. Gemeinsam bilden sie die Grundlage dafür, Materialien im Kreislauf zu halten, Abfälle zu vermeiden und Wiederund Weiterverwendung zu fördern (Abb. 1).

Politischer und regulatorischer Rahmen Wichtige Voraussetzung für das kreislauffähige Bauen ist ein verlässlicher gesetzlicher Rahmen. Einheitliche Leitlinien zu Leistungseigenschaften und Zulassungsverfahren schaffen Planungssicherheit und erleichtern die systematische Wiederund Weiterverwendung von Bauteilen. Mit der steigenden Bedeutung der CO2-Bilanzierung und der EU-Taxonomie, die nachhaltige wirtschaftliche Aktivitäten anhand definierter Umweltkriterien klassifiziert, wächst der Druck, Kreislaufaspekte regulatorisch stärker zu verankern. Bislang ist die Wiederverwendung insbesondere tragender Bauelemente noch nicht umfassend normativ geregelt. Umso wichtiger sind aktuelle Entwicklungen, die Prüf- und Bewertungsverfahren für gebrauchte Bauteile sowie die Weiterentwicklung technischer Regeln vorantreiben, damit Wiederverwendung künftig nicht nur möglich, sondern auch zuverlässig und rechtssicher umsetzbar wird [1].

Technologische Entwicklungen

Technologische Entwicklungen treiben den Wandel hin zu kreislauffähigen Bauweisen voran. Fortschritte bei reversiblen Verbindungsmitteln sowie demontagegerechten Konstruktionssystemen ermöglichen zunehmend zerstörungsarme Rückbauprozesse (siehe „Kreislaufgerechtes Fügen und Demontieren“, S. 60ff.). Digi-

tale Werkzeuge wie Building Information

Modeling (BIM) sowie Dokumentationsformate von Material- und Bauteileigenschaften sichern die Auffindbarkeit von Materialien und verbessern den Informationsaustausch zwischen den Beteiligten. Dadurch entsteht eine wichtige Voraussetzung, um Bauteile und Bauelemente systematisch für eine Wiederverwendung verfügbar zu machen. Hürden bestehen bislang vor allem in fehlenden einheitlichen Datenstandards sowie in Schnittstellenproblemen zwischen verschiedenen Systemen.

Planung und Umsetzung

Für die Planung und Umsetzung kreislauffähiger Holzbauten ist es entscheidend, Rückbau- und Wiederverwendungsaspekte von Beginn an zu berücksichtigen. Kollaborative Arbeitsweisen, also eine frühe Abstimmung zwischen Auftraggebenden, Planenden und Ausführenden, erleichtern es, zirkuläre Prinzipien in der Praxis zu verankern. Praxisorientierte Planungshilfen unterstützen die konsequente Umsetzung kreislauffähiger Strategien im Holzbau. Vor allem Verantwortlichkeiten für eine umfassende Dokumentation und einen Rückbau müssen frühzeitig festgelegt werden.

Materialwahl und Konstruktionen

Materialien und Konstruktionen müssen so ausgewählt und ausgeführt werden, dass sie langlebig, rückbaubar und wiederoder weiterverwendbar sind. Dazu ist eine umfassende Dokumentation der Eigenschaften und Verbindungen notwendig. Vorgefertigte Konstruktionen bieten hierfür eine geeignete Grundlage, wenn alle relevanten Daten und Informationen vollständig erfasst werden.

Einheitliche Bewertungssysteme

Einheitliche Bewertungssysteme machen die Kreislauffähigkeit bewertbar und vergleichbar. Politische Anreize und Zertifizie-

rungssysteme fördern die Akzeptanz und beschleunigen die Umsetzung. Für den Holzbau gilt es, geeignete Indikatoren sowie konsistente Dokumentationsstandards zu etablieren, die eine praxisgerechte Bewertung ermöglichen und Planende bei deren Integration in Planungs- und Entscheidungsprozesse unterstützen. Bestehende Bewertungsansätze zeigen, dass methodische Grundlagen vorhanden sind, jedoch noch keine breit angewendete, einheitliche Systematik etabliert ist. Eine stärkere Harmonisierung kann dazu beitragen, Kreislauffähigkeit systematisch in Planungs- und Umsetzungsentscheidungen einzubeziehen.

Building Material Passport

Handlungsrahmen

Zulassungsverfahren

Finanzierungsmodelle

Garantieund Haftungsfragen

Herstellerverantwortung

Materialund Bauteilmanagement

Ressourcenverfügbarkeit

CO²Bilanzierung

Green Deal EU-Taxonomie

Reuse

Wirtschaftlichkeit

Geschäftsmodell

Rohstoffund Materialwert

Wirtschaftliche Rahmenbedingungen

Wirtschaftliche Rahmenbedingungen spielen eine zentrale Rolle für kreislauffähiges Bauen. Fehlende finanzielle Anreize und die begrenzte Rentabilität bestehender Geschäftsmodelle hemmen bislang die Verbreitung. Bauteilbörsen und Rücknahmeoptionen können Materialkreisläufe stärken, die Rohstoffsicherung verbessern und langfristig wirtschaftliche Vorteile schaffen. Förderprogramme und steuerliche Anreize sind notwendig, um die Tragfähigkeit solcher Ansätze zu sichern und Investitionen in kreislauffähige Bauweisen zu erleichtern. Darüber hinaus bieten zir-

Demontierbarkeitsindex

Zirkularitätsindex

Reuse

Qualitätssicherung

Rahmenbedingungen

Themen kreislauffähiger Holzbau Bewertung

Lebenszyklusanalysen

Ressourceneffizienz

Materialwahl

Material und Konstruktion

Bauweise Konstruktion

Wirtschaft

digitale

Plattformen und Datenbanken

Technologie

Planung und Umsetzung

Langlebigkeit

Anmerkungen

[1] Dietsch, Philipp u. a.: Leitfaden zur Wiederverwendung tragender Bauteile: Stahl- und Holzbau. Stuttgart 2025 https://mlw.baden-wuerttemberg.de/fileadmin/ redaktion/m-mlw/intern/Dateien/06_Service/ Publikationen/Bauen_und_Wohnen/2025-04-30MLW_Broschuere_TragendeBauteile-BF_LNF.pdf [2] Schuster, Sandra; Geier, Sonja: circularWOOD: Paradigmenwechsel für eine Kreislaufwirtschaft im Holzbau. BBSR-Online-Publikation 15/23. Bonn 2023, S. 53, doi: 10.14459/2023md1725475 [3] Ahn, Namhyuck u. a.: Circular economy in mass timber construction: State-of-the-art, gaps and pressing research needs. In: Journal of Building Engineering 53/2022, doi: 10.1016/j.jobe.2022.104562

kuläre Geschäftsmodelle wie Product-asa-Service neue Potenziale, die bislang kaum ausgeschöpft sind (siehe „Servicemodelle“, S. 44). Langfristig kann sich Wieder- und Weiterverwendung auch als Beitrag zur Stabilisierung von Materialpreisen und Ressourcenverfügbarkeit erweisen.

Die Themenfelder zeigen, dass regulatorische, technologische und ökonomische Faktoren ineinandergreifen müssen. Erst ihr Zusammenspiel ermöglicht es, den Holzbau konsequent kreislauffähig auszurichten.

Grundprinzipien für die Kreislaufwirtschaft im Holzbau (abgeleitet aus den Circular Economy Principles nach N.

Grundprinzipien für die Kreislaufwirtschaft im Holzbau (abgeleitet aus Anm. 3) zugeordnete Themenfelder mit Relevanz für den vorgefertigten Holzbau

funktionale oder stoffliche Sortenreinheit

Schichtenreduktion

Produktinnovationen

Rückbau und Verwertung

Vorfertigung

Elementierung Modularität

Fügungen Verbindungsmittel

Planungsprozesse und Abläufe

Gebäudematerialkataster

Rücknahmesysteme

Schnittstellen

digitale Dokumentation

Standardisierung

Schadstofffreiheit

Pre-Use Post-Use

Lager Logistik

Systemtrennung

Ansätze, Ebenen und Strategien für den kreislauffähigen Holzbau

Stephan Birk

1 Betrachtungsebenen der Kreislauffähigkeit

2 Beispiele für die Betrachtungsebenen

a Bauteil: am Beispiel einer vorgefertigten Außenwand in Holztafelbauweise

b Bauelement: am Beispiel der Tragschicht einer Holztafelbauwand

c Komponente: am Beispiel einer OSB-Holzwerkstoffplatte

Handlungsansätze

Um die international auf der Weltklimakonferenz in Paris 2015 vereinbarten Klimaschutzziele zu erreichen, steht der Bausektor vor der Aufgabe, seine Auswirkungen auf Umwelt und Klima deutlich zu verringern. Die Kreislaufwirtschaft nimmt dabei eine zentrale Rolle ein – vier übergeordnete Handlungsansätze bieten Orientierung für eine Umsetzung in der Baupraxis.

Suffizienz – ressourcenbewusstes Handeln

Der Erhalt, die Umnutzung und Weiterentwicklung bestehender Gebäude bieten das größte Potenzial zur Ressourcenschonung. Neubau ist nur dann sinnvoll, wenn der vorhandene Bestand den funktionalen Bedarf nachweislich nicht mehr decken kann. Suffizienz bedeutet in diesem Zusammenhang nicht Verzicht, sondern die gezielte Begrenzung des Ressourcenverbrauchs durch die Reduktion von Flächenansprüchen und baulichen Maßnahmen. Im Holzbau zeigt sich dieses Prinzip etwa bei Aufstockungen oder Umbauten, die sich durch das geringe Eigengewicht von Holz ressourcenschonend umsetzen lassen (Abb. 3, S. 26). Ein verantwortungsvoller Umgang mit dem Gebäudebestand eröffnet Wege für ein zukunftsfähiges Planen und Bauen.

Konsistenz durch Materialwahl

Im Kontext zirkulärer Bauweisen steht Konsistenz dafür, Materialien und Bauweisen so auszuwählen, dass sie mit gesundheitlichen sowie ökologischen Anforderungen in Einklang stehen. Dies umfasst den Einsatz schadstofffreier Materialien, demontierbarer Bauelemente und trennbarer Komponenten, die entweder in technische oder in biologische Kreisläufe zurückgeführt werden können. Der Holzbau lässt sich sehr gut mit anderen nachwachsenden Rohstoffen – etwa für Dämmung oder Innenausbau – kombinieren. So entstehen

ökologisch verträgliche und gut rückführbare Bauteilaufbauten (Abb. 4, S. 26).

Effizienz in der Konstruktion

Der Leitgedanke der Effizienz zielt darauf, Tragwerk und Bauteilaufbauten so zu entwickeln, dass mit minimalem Materialeinsatz ein Höchstmaß an Funktionalität und Tragfähigkeit erreicht wird (Abb. 5, S. 26). Aufgrund seiner hohen Festigkeit bei vergleichsweise geringer Rohdichte ist Holz hierfür besonders geeignet. Es erlaubt etwa die Realisierung von Tragwerken mit geringen Eigenlasten bei gleichzeitig hoher Tragfähigkeit sowie die Ausführung hochwärmedämmender Außenwände in Holztafelbauweise. Im Holzbau bildet der hohe Vorfertigungsgrad die Grundlage für präzise Ausführung und effiziente Montage, was nicht nur Materialeinsatz und Bauzeit reduziert, sondern auch Gestaltungsspielräume eröffnet.

Langlebigkeit als Entwurfsprinzip

Die Lebenszyklen von Gebäuden lassen sich durch nutzungsflexible Typologien und konstruktive Lösungen deutlich verlängern. Reparierbare und demontierbare Bauteile tragen dazu bei, dass Gebäude auf unterschiedliche Nutzungsanforderungen reagieren können, statt ersetzt zu werden. Solche Ansätze minimieren den baulichen Anpassungsaufwand, vermeiden Abriss und Neubau und reduzieren so den Bedarf an neuen Materialien. Im Holzbau trägt das materialgerechte Entwerfen und Konstruieren unter Berücksichtigung eines wirksamen Holzschutzes – vor allem zur Prävention von Feuchte- und Schädlingsbefall – wesentlich zur Verlängerung der Lebensdauer bei. Eine hohe architektonische Qualität unterstützt nicht nur den Werterhalt, sondern auch die Akzeptanz und Pflege von Gebäuden. So entstehen Holzbauten, die über Generationen bestehen und sich zugleich an neue Anforderungen anpassen lassen.

Gebäudeebene

Betrachtungsebenen der Kreislauffähigkeit

Zirkuläres Bauen hat das Ziel, Ressourcen durch langlebige, anpassungsfähige und rückbaubare Gebäude zu erhalten, um den Einsatz primärer Rohtstoffe sowie die Entstehung von Abfall zu minimieren. Kreislauffähigkeit beschreibt in diesem Zusammenhang die Möglichkeit, Bauteile und Materialien etc. durch Wiederverwendung, Reparatur, Aufbereitung und Recycling in geschlossenen Kreisläufen zu halten.

Es gibt unterschiedliche Betrachtungsebenen der Kreislauffähigkeit, die zunächst zu definieren sind, um ein einheitliches Verständnis zu schaffen. Für den Holzbau bieten diese Ebenen eine klare Orientierung, wie sich zirkuläre Prinzipien praktisch umsetzen lassen (Abb. 1).

Gebäudeebene

Auf der Gebäudeebene liegt der Schwerpunkt auf der Nutzungsflexibilität, die durch anpassbare Grundrissstrukturen und ausreichende Geschosshöhen gewährleistet wird. Dadurch können Gebäude über ihre ursprüngliche Nutzung hinaus weiterentwickelt werden, was ihre Lebensdauer deutlich verlängert und die

Notwendigkeit von Neubauten reduziert. Ergänzend eröffnen Aufstockungen bestehender Gebäude zusätzliche Erweiterungspotenziale, ohne neue Flächen zu versiegeln oder den Einsatz großer Mengen an Baustoffen zu erfordern. Der Holzbau bietet hier besondere Vorteile, da leichte Konstruktionen Aufstockungen und Umbauten erleichtern. Gleichzeitig bietet ein langlebiges Bauwerk aus Holz ein hohes Klimaschutzpotenzial, da es Kohlenstoff langfristig bindet.

Bauteilebene

Bauteile stellen geometrisch definierte, statisch-konstruktive Einheiten eines Bauwerks dar, wie etwa Außen- und Innenwände oder Geschossdecken [1]. Sie bestehen aus einzelnen Komponenten oder sind aus vorgefertigten Bauelementen gefügt [2]. Standardisierte Bauteile, die aus der Gebäudeebene demontiert werden können, eröffnen die Möglichkeit, Gebäude als veränderbare Systeme zu begreifen. Mit der zerstörungsarmen Demontage wird die Voraussetzung geschaffen, Bauteile im gleichen Verwendungszweck wiederzuverwenden und an veränderte Nutzungsanforderungen anzupassen (Abb. 2 a). Die Demontierbarkeit wird auf konstruk-

tiver Ebene bestimmt und umfasst alle Maßnahmen, die einen zerstörungsarmen Rückbau durch lösbare Verbindungen ermöglichen. Sie ist damit ein entscheidender Faktor für die Effizienz von Rückbauprozessen und die Verlängerung der Lebenszyklen von Bauteilen.

Bauelementebene

Ein Bauelement wird als vorgefertigter Bestandteil eines Bauteils definiert: beispielsweise die mittlere, tragende Schicht einer Holztafelbauwand (Abb. 2 b) oder ein Brettstapelelement als Teil der Geschossdecke sowie – je nach Aufbau –auch nichttragende Bauelemente. Die systematische Gliederung von Bauteilen auf Bauelementebene unterstützt eine zerstörungsarme Demontage. Dies erleichtert die Berücksichtigung von Austauschzyklen sowie die Wieder- und Weiterverwendung einzelner Bauelemente in neuen Bauteilen. Im Holzbau zeigen kreislauffähige Bauelemente, wie technologische Präzision und Ressourcenschonung ineinanderwirken können.

Komponentenebene

Komponenten beschreiben Einzelteile wie beispielsweise eine Holzwerkstoffplatte, eine Lattung oder eine Dampf-

Planung, Umsetzung und Informationsgrundlagen

Sandra Schuster, Sonja Geier

1 Elementierte Holzkonstruktion mit ausgebildeter Fügung. Das Detail veranschaulicht Pre-Use-Strategien durch die Berücksichtigung potenziell reversibler Verbindungen und eine auf Rückbau, Wieder- und Weiterverwendung ausgerichtete Konstruktion.

2 Sichtbare Führung der Gebäudetechnik unterhalb der Holztragstruktur: Die Entflechtung von Tragwerk und TGA veranschaulicht eine systemgetrennte Planung, die Eingriffe in die Konstruktion minimiert und Anpassungen im Betrieb erleichtert.

3 Gegenüberstellung prozessbezogener Strategien im Planungs- und Umsetzungsprozess: Pre-Use (Planung und Umsetzung mit Primärmaterialien) und Post-Use (Planung und Umsetzung mit vorhandenen Bauteilen und Komponenten)

Planung

Die Umsetzung zirkulärer Prinzipien im Holzbau beginnt in der Planung. Sie bestimmt maßgeblich, ob Gebäude so gestaltet sind, dass sie über lange Zeit genutzt werden und Bauteile bei Bedarf rückgebaut, ihre Verbindungen demontiert sowie wieder- oder weiterverwendet werden können. Bereits grundlegende Entwurfsentscheidungen zu Konstruktionsprinzipien, Verbindungstechniken oder zur Trennung von Systemen definieren, ob spätere Anpassungen oder ein geordneter und zerstörungsarmer Rückbau möglich sind. Dabei unterscheidet man zwei planungsbezogene Perspektiven, die für die Integration von Rückbauund Nachnutzung besonders bedeutsam sind: Pre-Use und Post-Use (Abb. 3). Der Begriff „Use“ bezieht sich dabei auf die Nutzungszyklen von Bauteilen und Materialien und nicht auf die Nutzungsphase des Gesamtbauwerks. Während die Begriffe Pre-Use und Post-Use in anderen Kontexten auch zeitlich im Lebenszyklus eines Bauwerks verortet werden [1], stehen hier unterschiedliche Herangehensweisen im Entwurf und Projektverlauf im Vordergrund. Diese berücksichtigen die Kreislauffähigkeit

eines Gebäudes bereits durch Entscheidungen in Planung und Umsetzung. Pre-Use beschreibt die Planung mit Primärmaterialien mit dem Ziel einer langfristigen Nutzung sowie der Möglichkeit zur Reparatur, zum Rückbau und zur Wieder- oder Weiterverwendung. PostUse bezeichnet die Integration gebrauchter Bauteile oder Komponenten in den Planungsprozess, um diese am Ende ihrer ursprünglichen Nutzungsdauer erneut einzusetzen und den Entwurfsprozess an ihrer Verfügbarkeit und ihren Eigenschaften auszurichten.

Pre-Use-Strategien

Unter Pre-Use-Strategien versteht man Entwurfs- und Planungsprinzipien, die die Lebens- und Nutzungsdauer von Gebäuden verlängern, indem sie eine Nutzungsflexibilität im Grundriss und in der vertikalen Gebäudestruktur berücksichtigen und dadurch spätere Anpassungen und Reparaturen ermöglichen. Gleichzeitig werden Gebäude von Beginn an so konzipiert, dass ein geordneter Rückbau möglich ist und die Wieder- und Weiterverwendung von Bauteilen und Komponenten systematisch vorbereitet und strukturiert erfolgen kann (Abb. 1). Dazu gehören insbesondere elementierte Kon-

struktionsweisen und der Einsatz reversibler Verbindungen (siehe „Kreislaufgerechtes Fügen und Demontieren“, S. 60ff.). Das Prinzip der Vorfertigung kann dabei die Präzision der Ausführung und in der Folge die Wiederverwendbarkeit von Bauteilen erhöhen. Wesentlich ist eine konsequente planerische Ausrichtung auf demontierbare Bauteilfügungen, trennbare Komponenten und schadstofffreie Materialkombinationen. Dies setzt eine funktionale Sortenreinheit voraus, die eine konstruktive Trennung von Materialien und Bauteilen ermöglicht, sodass diese später gezielt wieder- und weiterverwendet werden können (siehe „Sortenreinheit im Holzbau“, S. 32ff.).

Rückbaubarkeit im Holzbau bedeutet jedoch nicht nur, dass Bauteile und Bauelemente zerstörungsarm demontiert und ohne aufwendige Nachbearbeitung wiederverwendet werden können, sondern auch, dass der Rückbau nach einer klaren, nachvollziehbaren Logik erfolgen kann. Diese Logik ist im Holzbau teilweise bereits in handwerklichen Konstruktionsprinzipien angelegt. Die Planung macht diese impliziten Prinzipien bewusst sichtbar, nutzbar und übertragbar. Das bedeutet, dass bereits in der Konzeptionsphase entsprechende Abstimmungen zwischen Architektur, Tragwerksplanung und technischer Gebäudeausrüstung notwendig werden, um eine funktionale Systemtrennung zu gewährleisten (Abb. 2). Ganz im Sinne einer Entflechtung, wie sie in der Baukonstruktionslehre insbesondere für den Skelettbau beschrieben wird: Tragwerk, Ausbau, Technik und Gebäudehülle werden so entkoppelt, dass sie unabhängig voneinander montiert, demontiert, repariert oder erneuert werden können (siehe „Systemtrennung und Design for Disassembly“, S. 48ff.). Diese Prinzipien wirken sowohl auf der Ebene der Gesamtstruktur als auch in der Detailausbildung einzelner Bauteilfügungen.

3

Planung Vorfertigung Montage

Pre-Use

Pre-Use-Strategien schaffen so die planerischen Voraussetzungen dafür, dass Bauteile, Bauelemente und Komponenten zu einem späteren Zeitpunkt mit möglichst geringem Aufwand erneut genutzt werden können und bilden zugleich die Grundlage für Post-Use-Anwendungen.

Post-Use-Strategien

Post-Use-Strategien integrieren bereits gebrauchte Bauteile, Bauelemente und Komponenten gezielt in Bauprojekte. Dies erfordert Planungsansätze, bei denen die Verfügbarkeit vorhandener Bauelemente den Entwurfsprozess maßgeblich bestimmt. Digitale Plattformen erleichtern dabei die Identifikation und Beschaffung geeigneter Bauteile und Komponenten. Unter diesen Bedingungen beginnen Planungen in solchen Fällen oft mit der Suche nach verfügbaren Bauteilen und der Analyse ihrer Eigenschaften, anstatt mit einem vollständig freien Entwurfsansatz. Bereits in der frühen Planungsphase müssen Verfügbarkeit, Qualität und Eignung der Bauelemente geprüft werden, um eine entwerferische, technische und wirtschaftliche Integration sicherzustellen. Da standardisierte Prüfverfahren bislang nur begrenzt etabliert sind, erfolgt diese Bewertung derzeit meist im Rahmen projektspezifischer und teilweise aufwendiger Prüfprozesse. Eine hohe Rückbaubarkeit im Bestand erleichtert die Gewinnung geeigneter Bauteile, Bauelemente oder einzelner Komponenten, da diese ohne Substanzverlust und mit klarer Materialzuordnung rückgebaut werden können. Derzeit stammen Bauelemente und Komponenten überwiegend aus Gebäuden, die nicht nach Post-Use-Prinzipien geplant wurden. Sie müssen daher häufig in aufwendigen Prozessen aufbereitet werden, etwa durch Prüfung, Anpassung oder erneute Zulassung, was insbesondere den Einsatz tragender Elemente erschwert und Post-Use-Produkte meist

Analyse Planung Rückbau Aufbereitung Wieder-/ Weiterverwendung

Post-Use

auf kleinere Anwendungen wie etwa Fenster und Türen begrenzt.

Durch eine konsequente Umsetzung von Pre-Use-Prinzipien kann der geschilderte Aufwand künftig deutlich reduziert werden, wodurch sich die Integration gebrauchter Bauteile erleichtern und ihr Einsatzbereich erheblich erweitern lässt.

Für den Einsatz gebrauchter Bauteile ist zudem die Klärung von Gewährleistungsund Haftungsfragen zentral. Allgemeingültige Regelungen und standardisierte Prüfverfahren fehlen bislang; die rechtliche Absicherung befindet sich noch in der Entwicklung, ist jedoch von zentraler Bedeutung für eine breitere Anwendung. Damit Post-Use-Strategien in der Praxis wirksam werden, sind klare Verantwortlichkeiten, koordinierte Prozesse und ein gemeinsames Verständnis aller Beteiligten erforderlich.

Integration von Rückbau- und Wiederverwendungsperspektiven

Die praktische Umsetzung von Pre-Useund Post-Use-Strategien beginnt in den frühen Phasen der Projektentwicklung. Bereits in der Bedarfsplanung liegt die Verantwortung bei den Auftraggebenden, Zielvorgaben zu Nutzungsflexibilität, Rückbau, Wieder- und Weiterverwendung und effizientem Ressourceneinsatz festzulegen. Die fachliche Präzisierung und Ausformulierung erfolgt in enger Abstimmung mit dem Planungsteam, insbesondere mit den Architektinnen und Architekten (siehe „Transformation zur zirkulären Bauwirtschaft“, S. 16ff.). Dazu gehören neben den Anforderungen an die Zugänglichkeit, Demontierbarkeit und Trennbarkeit der Bauteile auch eine eindeutige Dokumentation und Auffindbarkeit der zugehörigen Daten (Abb. 2, S. 49).

Ebenso relevant sind die Langlebigkeit und Materialgesundheit der eingesetzten Baustoffe. Ressourceneffizienz bedeutet in diesem Zusammenhang eine holzbau-

Konstruieren für die Wiederverwendung

Jürgen Graf, Stephan Birk, Sandra Schuster

1 Anforderungen und konstruktive Prinzipien für kreislauffähige Tragwerke sowie deren Bauelemente am Beispiel eines mehrgeschossigen Holzskelettbaus

2 Forschungsprojekt „Wandelbarer Holzhybrid für differenzierte Ausbaustufen” (siehe Anm. 2) a siebengeschossiges, nutzungsflexibles Holztragwerk in Skelettbauweise, vertikal durch stehende Fachwerke ausgesteift b beispielhafte Anordnung vorgefertigter, nichttragender Außenwandbauteile in Holztafelbauweise, additiv und reversibel an das Tragwerk angeschlossen; Nutzung: Parken in den unteren drei Geschossen, darüber Arbeiten und Wohnen

Anforderungen an kreislauffähige Tragwerke

Konstruieren für die Wiederverwendung bedeutet, Tragwerke so zu planen und auszubilden, dass sie über lange Zeit nutzbar bleiben und Bauteile sowie Bauelemente zerstörungsarm demontiert und wieder- oder weiterverwendet werden können. Kreislauffähigkeit setzt damit insbesondere Nutzungsflexibilität und Demontierbarkeit voraus. Planung, Dimensionierung und Ausführung der Tragwerke werden durch diese Anforderungen maßgeblich beeinflusst. Grundsätzliche Anforderungen an die Kreislauffähig-

keit von Tragwerken lassen sich von den Konstruktionsprinzipien trennen. Beispielhaft sind in Abb. 1 für die Skelettbauweise im mehrgeschossigen Holzbau diese Anforderungen und Prinzipien dargestellt.

Die Vermeidung von Abriss und Entsorgung eines Tragwerks hängt maßgeblich sowohl von der Nutzungsflexibilität als auch von der Rückbaubarkeit seiner Bestandteile ab. Vor diesem Hintergrund sollten Tragwerke so konzipiert sein, dass Nutzungsänderungen – etwa der Wechsel zwischen Wohnen und Arbeiten – ohne Eingriffe in die tragende Struktur möglich sind.

Anforderungen an kreislauffähige Tragwerke

Elementierung und Standardisierung auf Bauelementebene

Ausbauteile

Unter einem Tragwerk versteht man die Konstruktion zur Abtragung vertikaler und horizontaler Lasten (Abb. 4, S. 57). Aussteifungssysteme übernehmen die horizontale Lastabtragung. Sie sind kreislaufgerecht form- und kraftschlüssig in die vertikale Tragstruktur integriert. Zur Aussteifung werden horizontale Deckenscheiben (Abb. 6, S. 58) sowie vertikale Fachwerkkonstruktionen (Abb. 2 a) oder alternativ Wandscheiben (Abb. 5 a, S. 57) ausgebildet. Das Tragwerk übernimmt damit die Rolle einer langlebigen, nutzungsneutralen Grundstruktur. Die Bemessung erfolgt so, dass die nutzungsabhängig differenzierten Lastkombinationen durch dasselbe Tragwerk aufgenommen werden können. So entsteht ein Tragwerk, dessen Lebensdauer im Regelfall deutlich über die der Gebäudehülle sowie der Ausbauteile hinausgeht.

Ausbauteile umfassen im vorliegenden Kontext alle nichttragenden Bauelemente des Innenausbaus sowie der technische Gebäudeausrüstung (TGA). Sie werden unabhängig vom Tragwerk entwickelt und besitzen eine kürzere Lebensdauer als das Tragwerk. Ausbauteile dienen insbesondere der Raumorganisation, der bauphysikalischen Anpassung des Innenraums (z. B. Schallschutz), der Oberflächengestaltung sowie der Integration technischer Installationen.

Letztlich werden Gebäudehülle und Ausbauteile additiv am Tragwerk montiert (Abb. 2 b). Die Demontierbarkeit von Bauteilen und Bauelementen sowie ihre Wieder- und Weiterverwendung in neuer Umgebung setzen lösbare Fügungen und reversible, form- oder kraftschlüssige Verbindungen voraus (Abb. 2– 6, S. 61ff.). Kreislauffähige Tragwerke müssen robust sein, wenn sie langlebig sein sollen. Robustheit beschreibt die Widerstandsfähigkeit und Funktionsfähigkeit der tragenden Bauelemente über lange Zeiträume. Sie umfasst insbesondere Formstabilität,

ausreichende Lastreserven und ein dem Material Holz angemessenes Lastabtragungsverhalten. Damit Bauelemente auch nach langer Nutzungsdauer demontierbar bleiben, ist eine hohe Formstabilität der gefügten Elemente erforderlich. Diese hängt im Holzbau wesentlich, wenn auch nicht ausschließlich, mit dem Feuchteverhalten des Materials zusammen. Holz nimmt Feuchtigkeit aus der Umgebung auf und gibt sie wieder ab. Aus dem Stamm gesägte Querschnitte schwinden und quellen in Ringrichtung entlang der Jahresringe doppelt so stark wie in radialer Richtung zum Stamminneren hin. Dieses sogenannte anisotrope Schwind- und Quellverhalten führt zu Querschnittsverzerrungen sowie zu Verwindungen stabförmiger Bauteile in Längsrichtung. Querschnittsverzerrungen und -verwindungen lassen sich durch die Verwendung von Holzwerkstoffen wie Brettschichtholz (BSH), Brettsperrholz (BSP) und Furnierschichtholz (FSH) weitgehend minimieren. Sie sind in Breiten- und Dickenrichtung wesentlich formstabiler als Konstruktionsvollholz (KVH) oder Vollholz. Dadurch bleibt die Passgenauigkeit der Verbindungen zwischen Bauelementen auch über längere Nutzungszeiträume erhalten. Diese formstabilen Holzwerkstoffe verfügen infolge des Homogenisierungseffekts, also durch das Verkleben von Brettern bzw. Furnieren, zudem über hohe Tragfähigkeiten. Durch konstruktive Überhöhung können Endverformungen aus ständigen und veränderlichen Lasten sowie aus zeitabhängigen Verformungen (Kriechen) reduziert werden.

Die Steifigkeit von Komponenten aus Holzwerkstoffen ist gegenüber Vollholz höher, bleibt jedoch im Vergleich zu Stahl gering. Bei mehrgeschossigen Holzbauten erfordert das eine klare, durchgehende vertikale Lastabtragung in den Baugrund: Stützen stehen über Stützen, Wände über Wänden.

Tragwerke gelten auch dann als robust, wenn bei Deckentragwerken das Verhältnis der Spannweite zur Biegesteifigkeit gering ist. Ein günstiges Steifigkeitsverhältnis begrenzt Durchbiegungen und reduziert nutzungseinschränkende Schwingungen. Üblich sind im mehrgeschossigen Wohnungsbau Spannweiten zwischen etwa 5 und 6 m; Spannweiten über etwa 8 m werden im Geschossbau in der Regel vermieden. Größere Spannweiten sind vor allem für Dachtragwerke sinnvoll, beispielsweise bei Hallenkonstruktionen. Hier kommen Fachwerkträger oder hoch ausgebildete Trägerquerschnitte zum Einsatz.

An kreislauffähige Tragwerke werden neben statisch-konstruktiven Anforderungen auch planerische gestellt. Ihre Entwicklung erfolgt im Rahmen eines interdisziplinären Entwurfs- und Konstruktionsprozesses. Grundlage hierfür ist die systematische Erarbeitung von Nutzungsszenarien und die Wahl der richtigen Fügungsart der Bauelemente. Die konstruktive Planung eines kreislauffähigen Tragwerks erfordert die frühzeitige Definition der zugrunde gelegten Nutzungsszenarien, der dazugehörigen Lastannahmen sowie der Montage- und Rückbaustrategien mit reversiblen Verbindungen (Abb. 2– 6, S. 61ff.).

Eine klare Dokumentation dieser Parameter stellt die langfristige Auffindbarkeit und Nachvollziehbarkeit der Informationen sicher (Abb. 2, S. 49).

Konstruktionsprinzipien für die Wiederverwendung

Die Lebensdauer des Tragwerks liegt deutlich über den Nutzungsdauern einzelner Schichten der Ausbauteile, etwa der inneren und äußeren Bekleidung bei Holztafelbauwänden. Der Austausch dieser Schichten ist ohne Einfluss auf die Tragfähigkeit des Gebäudes möglich, wenn Tragwerk

Kreislaufgerechtes Fügen und Demontieren

Jürgen Graf, Stephan Birk

1 Außenwandelemente über Konusdübel reversibel an Stützen eines Skeletttragwerks angeschlossen a Brettsperrholzelement b Trag-/Konstruktionsschicht einer Holztafelbauwand

2 direkter Formschluss durch Versatzverbindungen im Holzbau: a Stirnversatz b Fersenversatz c Treppenversatz

3 Treppenversatz als formschlüssige Verbindung der Streben mit den Pfosten der Dreigelenkrahmen, Werk- und Forschungshalle, Diemerstein (DE) 2024, Stephan Birk und Jürgen Graf, t-lab

Anforderungen und Grundprinzipien des kreislaufgerechten Fügens

Bauteile werden entsprechend der fünf Betrachtungsebenen der Kreislauffähigkeit durch das Fügen von Bauelementen entwickelt, Bauelemente entstehen durch die Addition von Komponenten (siehe „Betrachtungsebenen der Kreislauffähigkeit“, S. 25f.). Das Fügen erfolgt gemäß Abb. 3 (S. 56) zwischen verschiedenen Elementebenen. So wird beispielsweise das mittlere Bauelement (Tragschicht) einer Außenwand mit einer Decke gefügt oder eine Decke mit Trägern. Die Ausbildung der Fügungen selbst erfolgt unter der grundlegenden Prämisse der Kreislauffähigkeit, wobei vorzugsweise reversible Verbindungen eingesetzt werden. Im Kontext des kreislauffähigen Bauens bezeichnet Fügen die Ausbildung lösbarer Verbindungen zwischen Bauelementen, die eine wiederholbare Montage und Demontage ohne wesentlichen Qualitätsverlust zulassen. Diese Verbindungen ermöglichen eine Demontierbarkeit, bei

Bauelement äußere Schicht (Fassade)

der weder die Fügeteile noch die Verbindungselemente beschädigt werden. Die Wieder- und Weiterverwendbarkeit von Bauelementen hängt somit maßgeblich von der gewählten Fügetechnik ab, da sie die technische Grundlage für Zirkularität bildet.

Beim kreislauffähigen Bauen unterscheidet man demontierbare und trennbare Fügungen (siehe „Design for Disassembly“, S. 48f.). Demontierbarkeit beschreibt die Möglichkeit, statisch wirksame Verbindungen reversibel zu lösen, sodass Bauteile oder Bauelemente zerstörungsarm entnommen und gezielt zur Wiederverwendung in einem weiteren Nutzungskontext eingesetzt werden können [1]. Wenige, hochtragfähige Verbindungspunkte für die Montage begünstigen vorgefertigte Bauteile und Bauelemente in großformatigen, transportfähigen Einheiten. Demontierbare Fügepunkte – robust und hochtragfähig ausgebildet – setzen voraus, dass die verbundenen Bauelemente über eine hohe Formstabilität verfügen (siehe „Konstruktionsprinzipien für

Bauelement äußere Schicht (Fassade)

Bauelement mittlere Schicht (Dämmung)

Bauelement mittlere Schicht (Konstruktion und Dämmung)

Bauelement Trag-/Konstruktionsschicht

Bauelement Stütze (Haupttragwerk)

Bauelement Stütze (Haupttragwerk)

Stirnversatz

die Wiederverwendung“, S. 55ff.). Nur wenn Bauelemente und ihre Fügepunkte ihre Geometrie über lange Zeiträume beibehalten, bleibt die Passgenauigkeit von Verbindungen erhalten. Dies ist eine Grundvoraussetzung für die Kraftübertragung und Lagesicherung durch demontierbare Verbindungselemente.

Trennbarkeit bezeichnet die Lösbarkeit nichttragender Komponentenverbindungen innerhalb eines Bauteils oder Bauelements, sodass einzelne Komponenten mit möglichst geringem Substanzverlust ge-trennt, ersetzt oder für eine Wiederoder Weiterverwendung sowie für nachrangige Verwertungswege vorbereitet werden können. Zerstörungsarm getrennte Komponenten lassen sich wieder- oder weiterverwenden. Das gilt auch für geringfügig beschädigte, wenn durch Reparieren oder Aufbereiten ein nachnutzbarer Zustand hergestellt werden kann. Bei gravierender Beschädigung oder Zerstörung der Komponente ist die Anwendung nachrangiger Zirkularitätsstrategien erforderlich, wie etwa die Wiederverwertung zu Holzwerkstoffplatten wie Spanplatten oder die thermische Verwertung. Kreislaufgerechtes Fügen ist auch für ganze Tragsysteme möglich, die aus verschiedenen Bauelementen zusammengesetzt sind. Ein übergeordnetes Ziel ist die Wiederverwendung des gesamten Tragsystems. Stäbe und Platten werden dazu bei hoher Elementierung und Standardisierung als standardisierte Tragsysteme vorgefertigt. In den Anschlussbereichen solcher Tragsysteme werden demontierbare Fügestellen zu angrenzenden Bauelementen vorgesehen. Diese ermöglichen das reversible Lösen statisch wirksamer Verbindungen und damit die Demontage der Bauelemente im Zuge eines späteren Rückbaus. Beispiele hierfür sind Fachwerkträger oder Hallenbinder, deren Stäbe mit konventionellen SchlitzblechStabdübel-Verbindungen gefügt werden

FersenversatzTreppenversatz

und die an ihren Enden gabelgelagert in Stützen eingelegt sind. Ebenso zählen standardisierte Rippen- und Hohlkastendecken dazu, bei denen die Rippen stoffschlüssig mit Tafeln verklebt sind und die an den Enden auf Trägern reversibel aufliegen (Abb. 6, S. 58). Darüber hinaus sind vertikale Aussteifungselemente bis zur Hochhausgrenze realisierbar, sofern sie als Einheit eines stehenden Fachwerks vorgefertigt werden (Abb. 2 a, S. 55). Auch standardisierte Holztafelbauwände sind entsprechend einsetzbar. In allen Fällen stellt die Transportierbarkeit der Tragsysteme eine grundlegende Voraussetzung dar.

Sind Fügepunkte standardisiert, erleichtert dies den Austausch von Bauteilen oder Bauelementen an diesen Schnittstellen. Das gewinnt insbesondere in Verbindung mit Nutzungsänderungen an Bedeutung, etwa wenn Außenwandelemente an ein bestehendes Skeletttragwerk angeschlossen oder durch alternative Elemente ersetzt werden sollen. Der Einsatz von universellen Konus-

dübeln ermöglicht reversible Verbindungen. Diese sind als definierte Positionen im Skeletttragwerk ausgebildet und lassen sich auf unterschiedliche Typen von Außenwandelementen übertragen. Hierzu zählen beispielsweise Brettsperrholzelemente (Abb. 1 a) sowie Tragschichten von Holztafelbauwänden (Abb. 1 b).

Reversible Verbindungen

Eine einfache, zerstörungsarme Montage und Demontage der Fügeelemente ist grundsätzlich mit formschlüssigen (Abb. 2– 5, S. 61f.) oder kraftschlüssigen (Abb. 6–9, S. 64f.) Verbindungen möglich. Beim Formschluss greifen die Fügeelemente so ineinander, dass eine Verschiebung der Fügung verhindert wird. Die Verbindung ergibt sich aus der geometrischen Form der Fügeelemente. Klassische Vertreter sind die im Holzbau üblichen Stirn- und Fersenversätze stabförmiger Elemente, die Druckkräfte durch Kontakt übertragen (Abb. 2). Solche Ver-

Konusdübel

• Konusdübel verbindet Fügeteil A mit Fügeteil B

• Lagesicherung nach Abb. 5 b

• Tragfähigkeit: Abscheren und Zug in Richtung der Dübelaufweitung

Doppelkonusdübel

• Doppelkonusdübel verbindet Fügeteil A mit Fügeteil B

• Lagesicherung nach Abb. 5 b

• Tragfähigkeit: Abscheren

Scheibendübel

• Scheibendübel verbindet Fügeteil A mit Fügeteil B

• Lagesicherung nach Abb. 5 b

• Tragfähigkeit: Abscheren

Ringkeildübel

• Ringkeildübel verbindet Fügeteil A mit Fügeteil B

• Lagesicherung nach Abb. 5 b

• Tragfähigkeit: Abscheren

konische und zylindrische Einschraubmuffe und Schraube

• Reversible Lagesicherung zwischen Fügeteilen

Zylindrische Einschraubmuffe in Fügeteil A

• Patentierte konische Einschraubmuffe und Stahlschraube in Fügeteil B

• Zugbeanspruchung der Verbindung möglich

• Geeignet für zwei getrennte Fügeteile

• Durch die Konusform hohe Krafteinleitung bei kurzer Muffenlänge

Einschraubmuffe und Schraube mit Unterlegscheibe

• Reversible Lagesicherung zwischen Fügeteilen

• Zylindrische Einschraubmuffe in Fügeteil A

• Große Unterlegscheibe und Stahlschraube in Fügeteil B

• Zugbeanspruchung der Verbindung möglich. Geeignet für zwei getrennte Fügeteile

Schubverbinder

• Zweiteiliger Schubverbinder verbindet Fügeteil A mit Fügeteil B

• Lagesicherung durch Verschraubung

• Tragfähigkeit: Abscheren und Zug senkrecht dazu

Steckverbinder

• Steckverbinder verbindet Fügeteil A mit Fügeteil B

• Lagesicherung durch Verschraubung

• Tragfähigkeit: Abscheren, Zug senkrecht dazu

Holz-Gewindeschraube

• Bedingt lösbare Lagesicherung zwischen Fügeteilen

• Rückbaubarkeit in Abhängigkeit von der Einschraubtiefe und der Materialität der Fügeteile möglich

• Zugbeanspruchung durch kontinuierliche Lasteinleitung über Gewinde möglich

bindungen benötigen im Einbauzustand lediglich eine Lagesicherung. Der Treppenversatz ist eine mit moderner Fertigungstechnik weiterentwickelte Form von Stirn- und Fersenversatz [2]. Er benötigt nur eine geringe Einbindetiefe, leitet die Druckkraft der Strebe zentrisch ein und erfordert weniger Vorholzlänge im horizontalen Zuggurt. Dabei kann er deutlich höhere Strebenkräfte aufnehmen. Anwendung finden diese Verbindungen z. B. bei Fachwerkträgern oder bei in Stäbe aufgelösten Rahmentragwerken (Abb. 3, S. 61). Formschluss bedeutet darüber hinaus, dass zwei Fügeteile durch ein drittes Element form- und kraftschlüssig verbunden werden können (Abb. 4). Solche Verbindungselemente greifen zur sicheren Kraftübertragung in der Regel mindestens 15 mm in die zu verbindenden Bauelemente ein und werden überwiegend auf Abscheren beansprucht; sie werden als Dübel besonderer Bauart bezeichnet. Besonders geeignet sind konusförmige Verbinder aus formstabilem Holzwerkstoff. Trotz ihrer hohen Passgenauigkeit im montierten Zustand können sie beim Einbinden in die Konusform Montagetoleranzen ausgleichen. Gleiches gilt für mehrteilige Schwalbenschwanzverbindungen. Zusätzlich verhindert ein Konusdübel durch seine sich aufweitende Form ein Ablösen der verbundenen Elemente.

Weiterentwicklungen des Konusdübels sind Doppelkonusdübel sowie Scheibendübel. Werden diese Dübel aus Kunstharzpressholz hergestellt – einem verdichteten, mit Phenolharz getränktem Buchenfurnierschichtholz – lassen sich hohe Tragfähigkeiten und eine ausgeprägte Formstabilität der Verbindung erzielen. Als alternative Lösung können Steckverbinder aus Stahl zum Einsatz kommen, die aus zwei separaten Verbindungsteilen bestehen. Je ein Verbindungsteil wird fest mit einem der beiden

Fügeteile verbunden. Durch Ineinanderstecken der Elemente erfolgt die Übertragung von Scherkräften. Für den Nachweis von Dübeln besonderer Bauart wird nach DIN EN 1995 [3] pauschal verlangt, dass 25 % der charakteristischen Schertragfähigkeiten durch die Schraubverbindungen auf Zug aufgenommen werden müssen. Eine solche Lagesicherung der primär lastabtragenden Zusatzelemente der Verbindung gilt auch für alle Verbindungen in Abb. 4. Dafür eignen sich Schrauben, die in konischen oder zylindrischen Einschraubmuffen fixiert werden, sowie Gewindeschrauben (Abb. 5).

Lagesicherung

Die Lagesicherung einer Fügung bedeutet, ungewollt auftretende Verschiebungen zwischen zwei Bauelementen zu vermeiden. Da lagegesicherte Verbindungen üblicherweise nur geringe statischkonstruktive Beanspruchungen aufnehmen müssen, beschränkt sich ihre Funktion in erster Linie darauf, eine Positionsstabilität zu gewährleisten. Ein typisches Beispiel ist ein Deckenelement, das zur Abtragung vertikaler Lasten lediglich auf Trägern aufliegt und daher nur eine Lagesicherung zwischen Decke und Träger erfordert. Sind Lagesicherungen reversibel ausgeführt, können sie wie in Abb. 5 a und b dargestellt realisiert werden. Im aufnehmenden Fügeteil B werden Schrauben mit metrischem Gewinde in zylindrischen Einschraubmuffen verankert. Das Fügeteil A führt die Schraube durch eine konische Einschraubmuffe (Abb. 5 a). Diese erreicht bei gleicher Muffenlänge aufgrund der Keilwirkung eine etwa doppelt so hohe Tragfähigkeit wie die zylindrische Ausführung. Alternativ kann im Fügeteil A für die Aufnahme der Zugkraft von 25 % der Abscherkraft gemäß DIN EN 1995 eine große Unterlegscheibe verwendet werden (Abb. 5 b).

4 Beispiele für den indirekten Formschluss mit Zusatzelementen a Konusdübel b Doppelkonusdübel c Schubverbinder d Scheibendübel e Ringkeildübel f Steckverbinder

5 Beispiele zur Lagesicherung von Fügeteilen a Schraube in patentierter Konus- oder zylindrischer Einschraubmuffe

b Schraube mit Unterlegscheibe in Einschraubmuffe

c Holzschrauben mit Voll- oder Teilgewinde

6 Verbindungsmittel

a Konusdübel

b Schubverbinder

c Steckverbinder: Verbindung aus zwei Aluminiumplatten, die ineinandergeschoben werden

Haus der Berge in Sexten

Bauherr: Tourismusverein Sexten, Gemeinde Sexten (IT)

Architektur: Delueg Architekten, Sterzing (IT) Tragwerksplanung: holzius, Laas (IT), Julian Marseiler, Schlanders (IT)

Holzbau: holzius, Laas (IT); Kargruber-Stoll, Welsberg/Taisten (IT)

Text: Katja Jakesch

Anlässlich der Ernennung der Dolomiten zum Unesco-Weltnaturerbe entstand in Sexten in Südtirol ein Besucherzentrum, das mit einer markanten architektonischen Setzung die Identität des historischen Bergdorfs stärken soll. Am südlichen Ortsrand gelegen, minimiert der fünfgeschossige, turmartige Baukörper mit seiner kompakten Grundrissorganisation die Flächenversiegelung. Im Sockelgeschoss sind Büroräume angeordnet, darüber empfängt ein Ankunfts- und Ausstellungsraum die Besuchenden. In den Obergeschossen befinden sich ein zweigeschossiger Mehrzweckraum und ein Aussichtsbereich mit

Blick auf die umliegende Berglandschaft. Oberhalb des Sockelgeschosses wurde das Gebäude in Blockbauweise aus massivem Fichtenholz errichtet, das aus dem gemeindeeigenen Wald stammt. Das Tragwerk besteht aus Vollholzdecken und -trägern sowie massiven Wandelementen und Stützen, die formschlüssig über Stufenversätze verbunden sind. Diese Konstruktion prägt den Innenraum und zeigt die zimmermannsmäßigen Verbindungen der leim- und metallfreien Bauweise. Die Wandelemente sind aus vertikal gefügten Brettern gefertigt, die mit einer horizontalen Gratleiste in Schwalbenschwanzform

verbunden sind. Deckenelemente aus verzahnten Holzbalken werden horizontal mit Buchenholzdübeln mit Gewinde fixiert. Drei Balkenlagen, kraftschlüssig über Holzdübel und -schrauben miteinander verbunden, bilden die massiven Trägerelemente.

Die Kreislauffähigkeit wird durch die Trennung der Primärkonstruktion von den angrenzenden Schichten, durch formschlüssige Verbindungen der tragenden Elemente sowie stofflich sortenreine Bauelemente sichergestellt. Diese drei Prinzipien erleichtern die Wiederverwendbarkeit der Bauelemente und Materialen.

Lageplan

Maßstab 1:2000

Schnitt • Grundrisse

Maßstab 1:250

1 Besucherzentrum

2 Lager

3 Stuhllager

4 Mehrzweckraum zweigeschossig

5 Küche

6 Aussichtsraum

7 Terrasse

Dachgeschoss

Erdgeschoss 1. Obergeschoss

Temporäre Sportbauten im Kanton Zürich

Bauherr: Hochbauamt Kanton Zürich (CH)

Architektur: pool Architekten, Zürich (CH)

Tragwerk: Makiol Wiederkehr, Beinwil am See (CH); Schnetzer Puskas Ingenieure, Zürich (CH)

Generalunter- Blumer-Lehmann, Gossau (CH) nehmung:

Text: Tabea Huth

Aufgrund des akuten Raumbedarfs für den Sportunterricht an Berufs- und Mittelschulen im Kanton Zürich entstanden in den Jahren 2020 bis 2024 mehrere provisorische Sportbauten. Diese dienen bis zum Bezug der endgültigen Gebäude als temporäre Ausweichquartiere und entsprechen sämtlichen betrieblichen Anforderungen. Die Sporthallen mit Nebenräumen basieren auf einem standardisierten System, das einen mehrfachen Rück- und Wiederaufbau ermöglicht. Die Konstruktion aus identischen Raummodulen, flächigen Bauteilen und linearen Bauelementen erlaubt unterschiedliche Kombinationen

und flexible Anpassung an die verschiedenen Standorte. Nicht benötigte Elemente lassen sich dabei platzsparend und effizient lagern. Das Dachtragwerk der Sporthallen – hier abgebildet die Kantonsschule Freudenberg-Enge – besteht aus Brettschichtholzbindern mit 3 m Achsabstand und 15,40 m Spannweite. Sie lagern auf geteilten Stützen und tragen die vorgefertigten Deckenbauteile. Raumhohe Holztafelbauteile mit integrierten Stützen bilden die Hallenwände, die über integrierte, zugängliche Stahlverbindungen an Kopfund Fußpunkten der Stützen mit den Dachbindern sowie dem Stahlträgerrost

als tragendem Unterbau verbunden sind. Die vertikale Gliederung der Holzkonstruktion bestimmt das Erscheinungsbild der Fassaden. Um den temporären Charakter der Bauten zu betonen, werden als Fassadenbekleidung transparente Fiberglaswellplatten sichtbar auf eine farbig gestrichene Unterkonstruktion geschraubt. Die Kreislauffähigkeit wird durch die Elementierung, den hohen Vorfertigungsgrad der Bauteile sowie die zugänglichen und reversiblen Verbindungen konsequent gewährleistet. Dadurch lassen sich die wiederverwendbaren Sportbauten an wechselnde Standorte anpassen.

Erdgeschoss

Lageplan

Maßstab 1:2500

Schnitte • Grundriss

Maßstab 1:600

1 Eingang

2 Flur

3 Umkleidekabine

4 Duschen

5 Umkleide / Dusche Personal

6 Putzraum

7 Geräteraum

8 Technik

9 Sporthalle

Vertikalschnitt • Horizontalschnitt

Maßstab 1:20

1 Deckbrett reversibel am Wand-Dach-Anschluss

2 Dachaufbau:

extensive Begrünung 180 mm

Geotextilvlies; Drainagematte 25 mm

Speicherschutzmatte; Wurzelschutzfolie

Trapezprofil 45 mm; Lattung 80/80 mm

Sparren zur Hinterlüftung 80/120 mm

Unterdachbahn

Holzfaserplatte 60 mm

Deckenbalken 200/80 mm dazwischen Dämmung 200 mm

OSB-Platte luftdicht verklebt 25 mm

Lattung 90° zur Platte 60/60 mm

dazwischen Holzfaserplatte 60 mm; Vlies Holzwollplatte ballwurfsicher montiert 25 mm

Dachbinder Brettschichtholz 820 –1320 mm

3 Firstentlüftung

4 Fliegengitter

5 Fiberglaswellplatte 18 mm

Montagelattung 40/60 mm

Hinterlüftungslattung 35/60 mm

Holzfaserplatte diffusionsoffen 5 mm

Holzfaserdämmplatte winddicht 80 mm

Rippen 200/60 mm dazwischen Dämmung

200 mm; Dampfbremse

Holzschalung unbehandelt 27/115 mm

6 Holzfries vertikal 240/60 mm

7 Stoßbrett

8 Sportbelag 37 mm

Dreischichtplatte 27 mm

Brettschichtholz Rippen 280/60 mm dazwischen Dämmung 280 mm

Spanplatte zementgebunden 12 mm

9 Stahlträger HEA 160 (optional Reuse)

10 Fuchsgitter

11 Fundament Stahlbeton

12 Holzfries vertikal 160/60 mm

13 Fiberglaswellplatte

14 Stützenschloss 240/27 mm, wechselseitig geschraubt, Abklebung luftdicht

Axonometrie Montage • Knotenpunkt Wandstoß

a Punkt- und Streifenfundament

b Stahlträgerrost (Reuse)

c vorgefertigtes Bauteil Boden

d Stoßbrett

e vorgefertigtes Bauteil: Außenwand mit halber integrierter Hallenstütze und Stahlverbindung für Kopf- und Fußanschluss

f vorgefertigtes Bauteil Außenwand mit Plug-InOptionen:

g mit Tür h mit Geräteraumtor

i mit Sportausstattung

j ohne Funktion, mit Wandfüllung

k Holzfries

l Dachbinder Brettschichtholz mit integrierter Stahlverbindung

m vorgefertigtes Bauteil Dach

n Unterkonstruktion Dach

o Trapezblech

p additive Dachbegrünung

q Photovoltaik optional

Temporäre Sportbauten im Kanton Zürich