Materialeffizienz 01.10.2021, 08:34 Uhr

Freiformplatten aus Wandbau-Abfall

Ein außergewöhnlicher Pavillon steht im Diemersteiner Tal in der Nähe von Kaiserslautern. Er bildet den Eingang zum neuen Holz-Forschungscampus-Gelände des Fachbereichs Architektur der Technischen Universität Kaiserslautern. Die Tragkonstruktion besteht ausschließlich aus Holz und kommt ohne ein einziges metallisches Verbindungsmittel aus.

Innenansicht des Holzpavillons Foto: Pirmin Jung

Innenansicht des Holzpavillons

Foto: Pirmin Jung

Statik und Konstruktion des Bauwerks wurden von Pirmin Jung geplant. Für die Bemessung der Brettsperrholzflächen sowie der Anschlüsse kam das Finite-Elemente-Programm RFEM zum Einsatz. Verantwortlich für das Projekt war die Forschungsgruppe Digital Timber Construction DTC an der TU Kaiserslautern, geleitet von Christopher Robeller, die eine Software entwickelt hat, mit der aus Brettsperrholzabschnitten leichte Flächentragwerke aus Holz gefertigt werden können.

10 Zentimeter dicke Brettsperrholzplatten

Der fast vier Meter hohe Holzpavillon spannt über 12 Meter frei. Drei Flügel reichen vom Kuppeldach vorbei an drei großen bogenförmigen Eingängen bis auf das Fundament. Das Schalentragwerk besteht aus nur 10 Zentimeter dicken Brettsperrholzplatten. Die hohe Materialeffizienz entsteht, weil die Bauteile kaum auf Biegung, sondern hauptsächlich auf Druck beansprucht sind.

Freiformplatten aus Wandbau-Abfall

Der mit Holz gebaute Pavillon steht am Eingang zum neuen Holz-Forschungscampus-Gelände des Fachbereichs Architektur der Technischen Universität Kaiserslautern im Diemersteiner Tal in der Nähe von Kaiserslautern.

Foto: Pirmin Jung

Freiformplatten aus Wandbau-Abfall

Das Verformungsbild des Holzpavillons in RFEM.

Foto: Pirmin Jung

Freiformplatten aus Wandbau-Abfall

Für die Bemessung der Brettsperrholzflächen sowie der Anschlüsse kam die Finite-Elemente-Software RFEM zum Einsatz.

Foto: Pirmin Jung

Freiformplatten aus Wandbau-Abfall

Die Parameter des 3D-Modells für die Simulation finden Sie unten im Kasten zu diesem Artikel.

Foto: Pirmin Jung

Die Form der fünf- bis siebeneckigen Bauteile wurde mithilfe eines Algorithmus eingeteilt. Über 200 dieser jeweils nur etwa 60 cm großen Flächen, von denen jede in ihrer Geometrie einzigartig ist, wurden dazu computergestützt hergestellt. Alle Bauteile konnten durch ihre kleine Geometrie aus Abschnitten hergestellt werden, die als Abfall bei der Herstellung von Wandbauteilen mehrgeschossiger Gebäude anfallen.

Spaltfreie Verbindung

Verbunden sind die Platten untereinander durch eingeklebte Buchendübel und X-Fix-Verbinder, also schwalbenschwanzförmige Holz-Holz-Verbinder in Keilform aus Sperrholz. Die X-Fix-Verbinder übernehmen in diesem Zusammenspiel die Verbindung von Zug- und Scheibenschubkräften, also derjenigen Kräfte, die aus einer Verschiebung der Flächen innerhalb ihrer Ebene gegeneinander resultieren. Sie sorgen außerdem für eine spaltfreie Verbindung der Platten während der Montage. Die eingeklebten Buchendübel fixieren die Platten und übertragen die senkrecht zu den Platten wirkende Querkraft.

Das gesamte Projekt wurde in nur acht Wochen realisiert, von Beginn der Ausführungsplanung bis hin zur tatsächlichen Ausführung. Die Herstellung bzw. der Abbund und die Montage dauerten sogar lediglich acht Werktage. Belastungstests durch sechs Hub OSB-Platten mit einer Höhe von je 1,40 m (entsprechend einem Gewicht von etwa 17 Tonnen!) konnten nach Fertigstellung der Konstruktion die rechnerisch nachgewiesene hohe Tragfähigkeit der Kuppel in der Praxis verifizieren.

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Von Dlubal / Karlhorst Klotz

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