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Auf- und Rückbau Tragkonstruktion, 2024
Innosuisse Flagship, Think Earth, Teilprojekt 7
Fugen sind Schlüsselelemente bei der Herstellung von Tragkonstruktionen im Holzbau. Oft sind sie dimensionsbestimmend und verantwortlich für das Verformungsverhalten. Ziel dieses Projektes ist es, neue Strategien für den Holzbau zu entwickeln, die eine effizientere Wiederverwendung von Holzbauteilen ermöglichen. Im Rahmen dieses Projekts wird diese Herausforderung auf zwei Arten angegangen.

Erstens müssen die physikalischen Verbindungen entwickelt und getestet werden, um die Montage- und Demontageprozesse zu bewerten. Die Hauptaspekte der physikalischen Entwicklung werden sich auf die folgenden Themen konzentrieren:

-die Eignung der derzeit verwendeten Verbindungssysteme für die Demontage und Wiederverwendung und gegebenenfalls die Entwicklung neuer Verbindungssysteme;

- die Zuverlässigkeit des Verhaltens von Holzbauteilen und Verbindungen nach Montage-Demontage-Zyklen.

Schlüsselfaktoren sind ein Konstruktionskonzept und Werkzeuge, die eine effiziente, möglicherweise teilweise automatisierte Montage und Demontage ermöglichen, sowie zuverlässige Methoden zur Bewertung der relevanten Eigenschaften nach der Demontage. Viele aktuelle Verbindungssysteme ermöglichen bereits eine erhebliche Demontage, sind aber nicht explizit für die Wiederverwendung von Teilen ausgelegt oder optimiert. Dies erfordert die Herstellung und Prüfung vieler prototypischer Verbindungen und Elemente. Um die oben genannten Herausforderungen zu bewältigen, gehören zu den Wirtschaftspartnern auch Hersteller von Verbindungselementen und Verbindungssystemen.


Zweitens werden Entwurfs- und Planungswerkzeuge entwickelt, die den Entwurf und die Planung des Holzbaus erleichtern sollen. Diese werden sich hauptsächlich auf zwei Anforderungen konzentrieren:

- die Konstruktionsanforderungen für die Demontage und Wiederverwendung von Holzbauverbindungen;

- Entwurfswerkzeuge zur Planung und Dokumentation des Montageprozesses und zur Unterstützung des Demontageprozesses.

Dazu gehören Funktionen, die helfen, die Herausforderung der Wiederverwendung bestehender Bauelemente zu bewältigen, und sie sollten sich in branchenübliche Software integrieren lassen, um eine einfache Implementierung durch Wirtschaftspartner zu ermöglichen. Weitere digitale Technologien, die untersucht werden sollen, sind Augmented Reality (AR), die räumliche Verfolgung von Bauprozessen, um genaue digitale Zwillinge der gebauten Strukturen zu erzeugen, und robuste digitale Modelle, die Interoperabilität ermöglichen und Daten über die Zeit erhalten. Ein Schweizer Startup, das sich auf AR für die Holzvorfertigung konzentriert, wird bei der Entwicklung dieser Technologien helfen.

Planer und Holzbauunternehmen sind als Wirtschaftspartner beteiligt, um die Integration von physischen und digitalen Systemen zu testen. Für diese Partner bietet die Möglichkeit, die Wiederverwendbarkeit ihrer Holzteile, Komponenten, Module und Verbindungen sicherzustellen, einen erheblichen wirtschaftlichen Vorteil. Dies dürfte den Markt für ihre neuen Produkte nicht schmälern und kann sogar zu Geschäftsbeziehungen führen, die die Rückbauphase einschließen, in die sie bisher in der Regel nicht eingebunden waren.

Credits:
Gramazio Kohler Research, ETH Zurich
Oliver Bucklin (Projektleiter), Prof. Matthias Kohler, Prof. Fabio Gramazio

Professur für Holzbau, ETH Zurich
Prof. Dr. Andrea Frangi

Institut für Holzbau, Berner Fachhochschule
Prof. Dr. Steffen Franke

Structural Engineering Lab, EMPA
Dr. René Steiger, Dr. Pedro Palma
Copyright 2024, Gramazio Kohler Research, ETH Zurich, Switzerland
Gramazio Kohler Research
Professur für Architektur und Digitale Fabrikation
ETH Zürich HIB E 43
Stefano-Franscini Platz 1 / CH-8093 Zürich

+41 44 633 49 06
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