ZirKuS − Zirkuläre Konstruktion und Statik wiederverwendeter Betonbauteile
Projektdurchführung
Technische Universität Darmstadt
Fachbereich Architektur
DDU - Digital Design Unit - Digitales Gestalten
El-Lissitzky-Str. 1
64287 Darmstadt
Zielsetzung
Die Bauwirtschaft ist einer der größten Verbraucher von Ressourcen sowie Verursacher von CO₂-Emissionen und Abfällen. Stahlbeton, der mit über 40 % den größten Anteil am deutschen Gebäudebestand ausmacht, ist aufgrund seiner energieintensiven Herstellung besonders problematisch. Während die Wiederverwendung nichttragender Bauteile bereits in der Praxis etabliert ist, fehlt es für tragende Betonbauteile an übertragbaren Verfahren, die eine zirkuläre Nutzung ermöglichen. Technische, rechtliche und prozessuale Hemmnisse verhindern bisher, dass diese ressourcenintensive Materialgruppe effizient im Stoffkreislauf gehalten wird.
Das Projekt ZirKuS – Zirkuläre Konstruktion und Statik zielt darauf ab, praxistaugliche Methoden zur Wiederverwendung tragender Stahlbetonbauteile zu entwickeln und damit den Weg für eine zirkuläre Baupraxis zu ebnen. Im Mittelpunkt stehen ökologische Effekte wie die Reduktion von CO₂-Emissionen, Abfallmengen und Primärrohstoffbedarf. Durch die direkte Wiederverwendung der Bauteile anstelle von energieintensivem Recycling bleibt die im Beton gebundene graue Energie erhalten, was zu einer deutlichen Verringerung der Umweltbelastung beiträgt.
Das Projekt baut auf Vorarbeiten der Technischen Universität Darmstadt, des Ingenieurbüros Bollinger + Grohmann und der Firma Bierfreund Betonbearbeitung auf. Ziel ist es, eine bereits entwickelte Prozesskette in die Praxis zu transferieren und dabei folgende Aspekte zu adressieren:
Digitale Werkzeuge und Methoden zur innovativen Planung und Qualitätssicherung, KMU-taugliche Technologien wie Betonsägetechnik, Regulatorische Hemmnisse und notwendige Anpassungen in Prüf- und Genehmigungsverfahren sowie mögliche standardisierte Zulassungsverfahren für wiederverwendete Bauteile.
Das Projekt soll die gewonnenen Erkenntnisse direkt in die Praxis überführen, insbesondere für kleine und mittelständische Unternehmen (KMU). Der Wissenstransfer erfolgt durch enge Zusammenarbeit mit den Projektpartnern, um Unternehmen auf die neuen Prozesse vorzubereiten und ihnen den Zugang zu diesem Geschäftsfeld zu ermöglichen.
Arbeitsschritte
Um die Ziele des Projekts zu erreichen, werden rückgebaute Stahlbetonbauteile zunächst mit zerstörungsfreien Prüfverfahren wie Ultraschalltests und 3D-Scans analysiert und digital erfasst. Die gewonnenen Daten fließen in einen digitalen Zwilling ein, der als Bauteilpass alle relevanten Informationen zu Zustand, Geometrie und Tragfähigkeit dokumentiert. Anschließend werden die Bauteile mit minimalem Aufwand aufbereitet und in einem Versuchsbauwerk wiederverwendet. Ein zentraler Innovationsschwerpunkt liegt auf der Entwicklung reversibler Fügedetails, die eine demontierbare Verbindung der Bauteile ermöglichen und mit standardisierter Technik kleiner und mittlerer Betriebe auf der Baustelle hergestellt werden können.
Parallel dazu werden regulatorische und vertragliche Hemmnisse identifiziert, die einer zirkulären Nutzung entgegenstehen. Hierzu zählen insbesondere Anpassungen in Prüf- und Genehmigungsverfahren, um eine standardisierte Zulassung wiederverwendeter Bauteile zu ermöglichen. Die Ergebnisse des Projekts fließen in Handlungsempfehlungen, Lehrformate und digitale Werkzeuge ein, um Planungs- und Baupraxis für den Umgang mit wiederverwendeten Bauteilen zu befähigen.
Durch die enge Zusammenarbeit der Kooperationspartner wird sichergestellt, dass jeder Schritt effizient und zielgerichtet durchgeführt wird. Das Projekt geht über den aktuellen Stand der Technik hinaus, indem es praxisnahe Lösungen für die Wiederverwendung tragender Stahlbetonbauteile entwickelt und damit einen Beitrag zu einer nachhaltigen Umweltentlastung leistet.
Öffentlichkeitsarbeit
Die Projektergebnisse von ZirKuS werden durch Fachpublikationen und Konferenzbeiträge verbreitet. Die TU Darmstadt integriert die Erkenntnisse in Lehrveranstaltungen und stellt entwickelte Software (z. B. 3D-Modellierungstools) Open-Source bereit.
Für den Praxis-Transfer arbeiten die Partner zusammen, um Handlungsempfehlungen zu entwickeln und diese in den jeweiligen Fachverbänden zu verbreiten. Das Versuchsbauwerk dient als Reallabor für Forschung und Lehre. Populärwissenschaftliche Artikel, Social-Media-Kanäle sowie Bild-/Videocontent richten sich an die breite Öffentlichkeit. Ziel ist die skalierbare Umsetzung zirkulärer Bauweisen in der Praxis.